CN116130014B - 基于prim方法构建单反应交联体的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于prim方法构建单反应交联体的方法和装置，所述方法包括：基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集；利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集；在所述未反应顶点集更新为空集的情况下结束迭代，并生成目标交联网状结构。这样，解决了目前构建复杂交联体的空间网状结构的交联效率较低，耗时较长，成功率较低的技术问题，进而在复杂交联体的空间网状结构的构建过程中，具有较高的交联效率、较短的耗时和较高的成功率。

Description

基于prim方法构建单反应交联体的方法和装置

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，具体涉及一种基于prim方法构建单反应交联体的方法和装置。

背景技术

在构建单反应交联体时，现有技术通常可以采用以下技术手段：

第一，基于Material Studio软件的脚本，通过调用Material Studio中成键的功能，来实现树脂的交联过程。但是，该脚本所能操作的体系一般较小，一般盒子大小约为3nm左右。例如，专利申请号为CN201810643469.5所公开的构建氧化石墨烯与聚碳化二亚胺交联结构模型的方法，其适用的体系单一，并且体系相对较小。

第二，基于开源动力学软件Large Scale Atomic/ Molecular MassivelyParallel Simulator(LAMMPS)中的fix/react的扩展插件，可以实现交联，但是目前受限于有限的体系，应用范围的限制较大。

第三，基于反应力场的方法。反应力场目前受限于体系力场参数复杂，以及其在进行交联过程时的运算效率很低，也导致其很难交联较大的体系。

第四，利用截断半径的方法，基于分子动力学方法构建交联体系，该方法适用面广，但是，随着交联率的升高，其交联难度和耗时也在升高，导致交联难度较高，耗时较长。

在上述现有方法中，构建复杂交联体的空间网状结构的交联效率较低，耗时较长，且交联成功率较低。

因此，提供一种基于prim方法构建单反应交联体的方法和装置，以解决目前构建复杂交联体的空间网状结构的交联效率较低，耗时较长，成功率较低的技术问题，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种基于prim方法构建单反应交联体的方法和装置，以解决目前构建复杂交联体的空间网状结构的交联效率较低，耗时较长，成功率较低的技术问题，从而在复杂交联体的空间网状结构的构建过程中，具有较高的交联效率、较短的耗时和较高的成功率。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于prim方法构建单反应交联体的方法，所述方法包括：

基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集；

利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集；

在所述未反应顶点集更新为空集的情况下结束迭代，并生成目标交联网状结构。

在一些实施例中，利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集，具体包括：

分别以所述待反应顶点集中的每个第一反应原子作为目标原子，计算所述目标原子与所述未反应顶点集中所有原子之间的距离，以得到多个距离值，并得到各所述距离值中的最短距离值；

遍历所述待反应顶点集中的所有第一反应原子，并提取所有最短距离值中的最小值对应的所述未反应顶点集中的原子作为第二反应原子；

将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，并得到更新后的未反应顶点集和更新后的待反应顶点集。

在一些实施例中，在单反应交连体为环氧氨基体系的情况下，基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集，具体包括：

在读取到的原子信息中，随机提取A类分子中的待反应原子ratom_A和/或B类分子的待反应原子ratom_B，以构建所述待反应顶点集；

在读取到的原子信息中，随机提取A类分子中能够与所述待反应原子ratom_B进行反应的原子，以及B类分子中能够与所述待反应原子ratom_A进行反应的原子，以构建所述未反应顶点集。

在一些实施例中，将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，具体包括：

在待反应原子ratom_A到待反应原子ratom_B的最短距离，小于待反应原子ratom_B到待反应原子ratom_A的最小距离时，将所述待反应原子ratom_A从所述待反应顶点集移出，并将所述待反应原子ratom_B以及与所述待反应原子ratom_B同分子的其他待反应原子均从所述未反应顶点集移至所述待反应顶点集。

在一些实施例中，将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，具体包括：

在待反应原子ratom_A到待反应原子ratom_B的最短距离，大于或等于待反应原子ratom_B到待反应原子ratom_A的最小距离时，判断待反应原子ratom_B是否达到预设的反应次数，并根据判断结果确定待反应原子ratom_A的操作策略。

在一些实施例中，判断待反应原子ratom_B是否达到预设的反应次数，并根据判断结果确定待反应原子ratom_A的操作策略，具体包括：

在待反应原子ratom_B达到预设的反应次数的情况下，将待反应原子ratom_A以及与所述待反应原子ratom_A同分子的其他待反应原子均从所述未反应顶点集移至所述待反应顶点集。

在一些实施例中，在单反应交连体为缩聚反应体系的情况下，基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集，具体包括：

在读取到的原子信息中，随机提取一个单体中的目标反应官能团原子，以构建所述待反应顶点集，提取其余单体所有反应官能团原子，以构建所述未反应顶点集。

本发明还提供一种基于prim方法构建单反应交联体的装置，所述装置包括：

集合构建单元，用于基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集；

反应迭代单元，用于利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集；

结果生成单元，用于在所述未反应顶点集更新为空集的情况下结束迭代，并生成目标交联网状结构。

本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

本发明所提供的基于prim方法构建单反应交联体的方法和装置，通过基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集；利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集；在所述未反应顶点集更新为空集的情况下结束迭代，并生成目标交联网状结构。这样，在使用了prim方法后，连接目标数量的体系内分子，并且能够达到预设的交联度的全部化学键已经获得，下一步根据得到的化学键更新结构文件和力场文件，例如反应脱氢或者脱水，最后通过柔性动力学弛豫和结构优化，降低体系的势能和对体系进行平衡，得到可以进行其他分子动力学分析和运算的稳定交联体系。从而解决了目前构建复杂交联体的空间网状结构的交联效率较低，耗时较长，成功率较低的技术问题，进而在复杂交联体的空间网状结构的构建过程中，具有较高的交联效率、较短的耗时和较高的成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明所提供的基于prim方法构建单反应交联体的方法的流程图之一；

图2为本发明所提供的基于prim方法构建单反应交联体的方法在MaxFlow平台上交联的整体流程图；

图3为本发明所提供的基于prim方法构建单反应交联体的方法的流程图之二；

图4-图9为使用Prim算法生成图的最小生成树的原理示意图；

图10为本发明所提供的基于prim方法构建单反应交联体的方法的流程图之三；

图11为本发明所提供的基于prim方法构建单反应交联体的方法的流程图之四；

图12为本发明所提供的基于prim方法构建单反应交联体的装置的结构框图；

图13为本发明所提供的一种计算机设备的结构框图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的基于prim方法构建单反应交联体的方法的流程图之一。

在一种具体实施方式中，整体的工作流程包含分子结构构建、构建无规结构体系、力场分配、prim法交联和平衡混合体系，整体流程主要依托MaxFlow平台，流程如图2所示。

如图1所示，本发明所提供的基于prim方法构建单反应交联体的方法包括以下步骤：

S110：基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集；

S120：利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集；

S130：在所述未反应顶点集更新为空集的情况下结束迭代，并生成目标交联网状结构。

在步骤S120中，利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集，如图3所示，具体包括以下步骤：

S310：分别以所述待反应顶点集中的每个第一反应原子作为目标原子，计算所述目标原子与所述未反应顶点集中所有原子之间的距离，以得到多个距离值，并得到各所述距离值中的最短距离值；

S320：遍历所述待反应顶点集中的所有第一反应原子，并提取所有最短距离值中的最小值对应的所述未反应顶点集中的原子作为第二反应原子；

S330：将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，并得到更新后的未反应顶点集和更新后的待反应顶点集。

从原理上来讲，将每个待连接分子的原子看作顶点，分子之间的连接关系看作边，那么全部连接起来的分子看作图，交联过程就是尽可能将所有的分子都连接起来且距离最短，即边的权重之和最短，这也就是一个构造最小生成树的过程。而Prim算法可以快速实现最小生成树，假设G=(V,E)是一个具有n个顶点的带权连通无向图，T=(U,TE)是G的最小生成树，其中U是T的顶点集，TE是T的边集，由G构造从起始顶点v出发的最小生成树T的步骤如下：

1.初始化待反应顶点集U={v}；

2.以待反应顶点集U和未反应顶点集V-U之间所有的边作为侯选边，从中挑出权重值最小的边加入TE；

3.将上述权重值最小边关联的顶点从未反应顶点集V-U中移除，并加入待反应顶点集U；

4.重复步骤2和步骤3，直至所有顶点全部加入待反应顶点集U。

以如图4-图9为例，使用Prim算法生成图的最小生成树，以顶点6为初始化起点，则U={6}，V-U={1，2，3，4，5，7}；此时与顶点6相连且权重最小的是顶点1，将顶点1加入U集合中，并从V-U集合中删除，此时最小生成树的结构如图5所示。

进而，U={6,1},V-U={2,3,4,5,7}，此时需要分别从顶点6和1寻找相连且权重最小的顶点，再决出最终的权重最小的顶点；从图6可知，顶点5和顶点2分别是顶点6和顶点1相连且权重最小的顶点，顶点1连顶点2权重更小，所以将顶点2加入U，并从V-U集合中移出；此时最小生成树的结构如图7所示。

以此类推，最后U={6，1，2，7，3，4},V-U={5}；从图8中可知，与顶点5相连的有顶点6、顶点7和顶点4，考虑权重最小，最后连接的是顶点4和顶点5，最终的最小生成树的结构如图9所示。

因此，prim算法交联能够一次性快速生成合理的连接全部分子的连接关系，可以很方便快捷达到用户设定的交联度。

在一些实施例中，在单反应交连体为环氧氨基体系的情况下，基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集，具体包括：

在读取到的原子信息中，随机提取A类分子中的待反应原子ratom_A和/或B类分子中的待反应原子ratom_B，以构建所述待反应顶点集；

在读取到的原子信息中，随机提取A类分子中能够与所述待反应原子ratom_B进行反应的原子，以及B类分子中能够与所述待反应原子ratom_A进行反应的原子，以构建所述未反应顶点集。

在该实施例中，将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，具体包括：

在待反应原子ratom_A到待反应原子ratom_B的最短距离，小于待反应原子ratom_B到待反应原子ratom_A的最小距离时，将所述待反应原子ratom_A从所述待反应顶点集移出，并将所述待反应原子ratom_B以及与所述待反应原子ratom_B同分子的其他待反应原子均从所述未反应顶点集移至所述待反应顶点集。

在该实施例中，将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，具体包括：

在待反应原子ratom_A到待反应原子ratom_B的最短距离，大于或等于待反应原子ratom_B到待反应原子ratom_A的最小距离时，判断待反应原子ratom_B是否达到预设的反应次数，并根据判断结果确定待反应原子ratom_A的操作策略。

该实施例中，判断待反应原子ratom_B是否达到预设的反应次数，并根据判断结果确定待反应原子ratom_A的操作策略，具体包括：

在待反应原子ratom_B达到预设的反应次数的情况下，将待反应原子ratom_A以及与所述待反应原子ratom_A同分子的其他待反应原子均从所述未反应顶点集移至所述待反应顶点集。

如图10和图11所示，在一个具体使用场景中，以环氧氨基体系为例，该体系中的分子id和原子id可以用来标记连接路径，原子坐标可以计算路径的长度，考虑周期性边界条件，如果两个原子之间距离大于盒子的1/2，则需要变成计算与镜像里原子的距离。此时需要考虑A类分子的反应原子ratom_A同B类分子的反应原子ratom_B反应以及B类分子的反应原子ratom_B同A类分子的反应原子ratom_A反应两种情况。

按照prim算法构造生成树的步骤为：

S11：初始化顶点集U={v}。即随机挑选一个A类分子中某一待反应原子ratom_A或者一个B类分子中某一待反应原子ratom_B加入待反应顶点集U，这个待反应顶点集U由U_A和U_B两部分组成，同理，未反应顶点集V-U也由V_A-U_A和V_B-U_B两部分组成，按照反应原则，U_A集合原子只和V_B-U_B集合原子反应，U_B集合原子只和V_A-U_A集合原子反应。

S12：以顶点集U和顶点集V-U之间所有的边作为侯选边，从中挑出权重值最小的边加入TE。先从U_A集合中遍历待反应原子ratom_A，分别计算某个待反应原子ratom_A与V_B-U_B集合中所有原子的距离，并按顺序添加距离数据到列表中，并计算最短距离，下一个循环同样操作，遍历过程中会比较上次计算的最短距离（初始距离设为盒子边长的2倍），遍历结束也就能记录下真正的最短距离min_A_B,通过U_A集合及索引就能找到该反应原子ratom_A，同时通过V_B-U_B集合及上述距离数据列表索引就能找到反应原子ratom_B；再从U_B集合中遍历待反应原子ratom_B，分别计算某个待反应原子ratom_B与V_A-U_A集合中所有原子的距离，并按顺序添加距离数据到列表中，并计算最短距离，下一个循环同样操作，遍历过程中会比较上次计算的最短距离（初始距离设为盒子边长的2倍），遍历结束也就能记录下真正的最短距离min_B_A,通过U_B集合及索引就能找到该反应原子ratom_B，同时通过V_A-U_A集合及上述距离数据列表索引就能找到反应原子ratom_A。应当理解的是，如图10和图11可知，A类分子代表只能反应一次的分子，B类分子代表可以反应多次的分子，因此，B类分子具有一个最大反应次数，而A类分子不需要最大反应次数。

S13：将上述权重值最小边关联的顶点从顶点集V-U中移除，并加入顶点集U。通过比较第二步中最短距离来决定反应原子及反应路径，如果min_A_B小于min_B_A，则确定通过U_A集合和索引找到的该反应原子ratom_A，以及通过V_B-U_B集合和上述距离数据列表索引找到的反应原子ratom_B为本轮的反应原子对，记录反应原子对[ratom_A id，ratom_Bid]，及反应路径总长（本轮最短反应路径及之前反应路径之和）。然后将该反应原子ratom_A从U_A集合中移除，如果这个反应原子ratom_A是放入U_A集合中的第一个原子，还需要将该反应原子ratom_A同分子的另一个待反应原子ratom_A从V_A-U_A集合移除，再加入U_A集合；该反应原子ratom_B从V_B-U_B集合移除，并加入U_B集合，还需要将该反应原子ratom_B同分子的另一个待反应原子ratom_B从V_B-U_B集合移除，再加入U_B集合。

如果min_A_B大于min_B_A，则确定通过U_B集合和索引找到的该反应原子ratom_B，以及通过V_A-U_A集合和上述距离数据列表索引找到的反应原子ratom_A为本轮的反应原子对，记录反应原子对[ratom_B id，ratom_A id]，及反应路径总长（本轮最短反应路径及之前反应路径之和）。然后判断该反应原子ratom_B是否达到最大反应次数，如果达到需要从U_B集合中移除，如果这个反应原子ratom_B是放入U_B集合中的第一个原子，还需要将该反应原子ratom_B同分子的另一个待反应原子ratom_B从V_B-U_B集合移除，再加入U_B集合；该反应原子ratom_A从V_A-U_A集合移除，还需要将该反应原子ratom_A同分子的另一个待反应原子ratom_A从V_A-U_A集合移除，再加入U_A集合。

S14：重复步骤S12-S13，直至所有顶点全部加入待反应顶点集U。最后将V_A-U_A集合和V_B-U_B集合进行合并，判断V-U集合内原子是否清空，如果为空则所有顶点全部加入待反应顶点集U，表示所有原子都已关联，最小生成树构造完成，交联过程结束，否则，继续重复步骤S12-S13，直至所有顶点全部加入待反应顶点集U。

在另一些实施例中，在单反应交连体为缩聚反应体系的情况下，基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集，具体包括：

在读取到的原子信息中，随机提取一个单体中的目标反应官能团原子，以构建所述待反应顶点集，提取其余单体所有反应官能团原子，以构建所述未反应顶点集。

在一个具体使用场景中，以缩聚反应体系为例，该体系通过分子建模获取无规则结构体系，以init.pdb文件保存，与环氧氨基体系的不同点是：只有单体这一种反应类型，每个单体可能有多个反应官能团，反应官能团原子都只能反应一次。首先，将init.pdb文件进行了数据处理，可以得到上述单体的数据信息，包括分子id，原子id，原子坐标等，这里的分子id和原子id可以用来标记连接路径，原子坐标可以计算路径的长度，考虑周期性边界条件，如果两个原子之间距离大于盒子的1/2，则需要变成计算与镜像里原子的距离。

按照prim算法构造生成树的步骤为：

S21：初始化顶点集U={v}。即随机挑选一个单体中某一反应官能团原子ratom_A加入待反应顶点集U，其余单体所有反应官能团原子全部加入未反应顶点集V-U。

S22：以顶点集U和顶点集V-U之间所有的边作为侯选边，从中挑出权重值最小的边加入TE。先从U_A集合中遍历待反应原子ratom_A，分别计算某个待反应原子ratom_A与V-U集合中能参与缩聚反应的原子的距离，并按顺序添加距离数据到列表中，并计算最短距离，下一个循环同样操作，遍历过程中会比较上次计算的最短距离（初始距离设为盒子边长的2倍），遍历结束也就能记录下真正的最短距离min_A_B,通过U集合及索引就能找到该反应原子ratom_A，同时通过V-U集合及上述距离数据列表索引就能找到反应原子ratom_B。

S23：将上述权重值最小边关联的顶点从顶点集V-U中移除，并加入顶点集U。将该反应原子ratom_A从U集合中移除，还需要将该反应原子ratom_A同单体的其他待反应原子从V-U集合移除，再加入U集合；该反应原子ratom_B从V-U集合移除，还需要将该反应原子ratom_B同单体的其他待反应原子ratom_B从V-U集合移除，再加入U集合。

S24：重复步骤S22-S23，直至所有顶点全部加入待反应顶点集U。判断V-U集合内原子是否清空，如果为空则所有顶点全部加入待反应顶点集U，表示所有原子都已关联，最小生成树构造完成，交联过程结束，否则，继续重复步骤S22-S23，直至所有顶点全部加入待反应顶点集U。

通过以上两个实施例，描述了通过prim方法计算得到两个具有标志性的不同体系，环氧氨基体系以及单反应物的缩聚反应体系的交联过程中可能生成的全部化学键，该方法对全部的单反应交联体系都是适用的。在使用了prim方法后，连接目标数量的体系内分子，并且能够达到预设的交联度的全部化学键已经获得，下一步根据得到的化学键更新结构文件和力场文件，例如反应脱氢或者脱水，最后通过柔性动力学弛豫和结构优化，降低体系的势能和对体系进行平衡，得到可以进行其他分子动力学分析和运算的稳定交联体系。

在上述具体实施方式中，本发明所提供的基于prim方法构建单反应交联体的方法，通过基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集；利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集；在所述未反应顶点集更新为空集的情况下结束迭代，并生成目标交联网状结构。这样，在使用了prim方法后，连接目标数量的体系内分子，并且能够达到预设的交联度的全部化学键已经获得，下一步根据得到的化学键更新结构文件和力场文件，例如反应脱氢或者脱水，最后通过柔性动力学弛豫和结构优化，降低体系的势能和对体系进行平衡，得到可以进行其他分子动力学分析和运算的稳定交联体系。从而解决了目前构建复杂交联体的空间网状结构的交联效率较低，耗时较长，成功率较低的技术问题，进而在复杂交联体的空间网状结构的构建过程中，具有较高的交联效率、较短的耗时和较高的成功率。

除了上述方法，本发明还提供一种基于prim方法构建单反应交联体的装置，如图12所示，所述装置包括：

集合构建单元1201，用于基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集；

反应迭代单元1202，用于利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集；

结果生成单元1203，用于在所述未反应顶点集更新为空集的情况下结束迭代，并生成目标交联网状结构。

在一些实施例中，利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集，具体包括：

分别以所述待反应顶点集中的每个第一反应原子作为目标原子，计算所述目标原子与所述未反应顶点集中所有原子之间的距离，以得到多个距离值，并得到各所述距离值中的最短距离值；

遍历所述待反应顶点集中的所有第一反应原子，并提取所有最短距离值中的最小值对应的所述未反应顶点集中的原子作为第二反应原子；

将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，并得到更新后的未反应顶点集和更新后的待反应顶点集。

在一些实施例中，在单反应交连体为环氧氨基体系的情况下，基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集，具体包括：

在读取到的原子信息中，随机提取A类分子中的待反应原子ratom_A和/或B类分子中的待反应原子ratom_B，以构建所述待反应顶点集；

在读取到的原子信息中，随机提取A类分子中能够与所述待反应原子ratom_B进行反应的原子，以及B类型分子中能够与所述待反应原子ratom_A进行反应的原子，以构建所述未反应顶点集。

在一些实施例中，将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，具体包括：

在待反应原子ratom_A到待反应原子ratom_B的最短距离，小于待反应原子ratom_B到待反应原子ratom_A的最小距离时，将所述待反应原子ratom_A从所述待反应顶点集移出，并将所述待反应原子ratom_B以及与所述待反应原子ratom_B同分子的其他待反应原子均从所述未反应顶点集移至所述待反应顶点集。

在一些实施例中，将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，具体包括：

在待反应原子ratom_A到待反应原子ratom_B的最短距离，大于或等于待反应原子ratom_B到待反应原子ratom_A的最小距离时，判断待反应原子ratom_B是否达到预设的反应次数，并根据判断结果确定待反应原子ratom_A的操作策略。

在一些实施例中，判断待反应原子ratom_B是否达到预设的反应次数，并根据判断结果确定待反应原子ratom_A的操作策略，具体包括：

在待反应原子ratom_B达到预设的反应次数的情况下，将待反应原子ratom_A以及与所述待反应原子ratom_A同分子的其他待反应原子均从所述未反应顶点集移至所述待反应顶点集。

在一些实施例中，在单反应交连体为缩聚反应体系的情况下，基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集，具体包括：

在读取到的原子信息中，随机提取一个单体中的目标反应官能团原子，以构建所述待反应顶点集，提取其余单体所有反应官能团原子，以构建所述未反应顶点集。

在上述具体实施方式中，本发明所提供的基于prim方法构建单反应交联体的装置，通过基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集；利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集；在所述未反应顶点集更新为空集的情况下结束迭代，并生成目标交联网状结构。这样，在使用了prim方法后，连接目标数量的体系内分子，并且能够达到预设的交联度的全部化学键已经获得，下一步根据得到的化学键更新结构文件和力场文件，例如反应脱氢或者脱水，最后通过柔性动力学弛豫和结构优化，降低体系的势能和对体系进行平衡，得到可以进行其他分子动力学分析和运算的稳定交联体系。从而解决了目前构建复杂交联体的空间网状结构的交联效率较低，耗时较长，成功率较低的技术问题，进而在复杂交联体的空间网状结构的构建过程中，具有较高的交联效率、较短的耗时和较高的成功率。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图13所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和模型预测。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的模型预测用于存储静态信息和动态信息数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述方法实施例中的步骤。

本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

与上述实施例相对应的，本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

在本发明实施例中，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，简称DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC）、现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

存储介质可以是存储器，例如可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。

其中，非易失性存储器可以是只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、可编程只读存储器（Programmable ROM，简称PROM）、可擦除可编程只读存储器（Erasable PROM，简称EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（Electrically EPROM，简称EEPROM）或闪存。

易失性存储器可以是随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器（Static RAM，简称SRAM）、动态随机存取存储器（Dynamic RAM，简称DRAM）、同步动态随机存取存储器（Synchronous DRAM，简称SDRAM）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（Double Data RateSDRAM，简称DDRSDRAM）、增强型同步动态随机存取存储器（EnhancedSDRAM，简称ESDRAM）、同步连接动态随机存取存储器（Synchlink DRAM，简称SLDRAM）和直接内存总线随机存取存储器（DirectRambus RAM，简称DRRAM）。

本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于prim方法构建单反应交联体的方法，其特征在于，所述方法包括：

基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集；

利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集；

在所述未反应顶点集更新为空集的情况下结束迭代，并生成目标交联网状结构；

其中，利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集，具体包括：

分别以所述待反应顶点集中的每个第一反应原子作为目标原子，计算所述目标原子与所述未反应顶点集中所有原子之间的距离，以得到多个距离值，并得到各所述距离值中的最短距离值；

遍历所述待反应顶点集中的所有第一反应原子，并提取所有最短距离值中的最小值对应的所述未反应顶点集中的原子作为第二反应原子；

将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，并得到更新后的未反应顶点集和更新后的待反应顶点集。

2.根据权利要求1所述的基于prim方法构建单反应交联体的方法，其特征在于，在单反应交连体为环氧氨基体系的情况下，基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集，具体包括：

在读取到的原子信息中，随机提取A类分子中的待反应原子ratom_A和/或B类分子中的待反应原子ratom_B，以构建所述待反应顶点集；

在读取到的原子信息中，随机提取A类分子中能够与所述待反应原子ratom_B进行反应的原子，以及B类分子中能够与所述待反应原子ratom_A进行反应的原子，以构建所述未反应顶点集。

3.根据权利要求2所述的基于prim方法构建单反应交联体的方法，其特征在于，将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，具体包括：

在待反应原子ratom_A到待反应原子ratom_B的最短距离，小于待反应原子ratom_B到待反应原子ratom_A的最小距离时，将所述待反应原子ratom_A从所述待反应顶点集移出，并将所述待反应原子ratom_B以及与所述待反应原子ratom_B同分子的其他待反应原子均从所述未反应顶点集移至所述待反应顶点集。

4.根据权利要求2所述的基于prim方法构建单反应交联体的方法，其特征在于，将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，具体包括：

在待反应原子ratom_A到待反应原子ratom_B的最短距离，大于或等于待反应原子ratom_B到待反应原子ratom_A的最小距离时，判断待反应原子ratom_B是否达到预设的反应次数，并根据判断结果确定待反应原子ratom_A的操作策略。

5.根据权利要求4所述的基于prim方法构建单反应交联体的方法，其特征在于，判断待反应原子ratom_B是否达到预设的反应次数，并根据判断结果确定待反应原子ratom_A的操作策略，具体包括：

在待反应原子ratom_B达到预设的反应次数的情况下，将待反应原子ratom_A以及与所述待反应原子ratom_A同分子的其他待反应原子均从所述未反应顶点集移至所述待反应顶点集。

6.根据权利要求1所述的基于prim方法构建单反应交联体的方法，其特征在于，在单反应交连体为缩聚反应体系的情况下，基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集，具体包括：

在读取到的原子信息中，随机提取一个单体中的目标反应官能团原子，以构建所述待反应顶点集，提取其余单体所有反应官能团原子，以构建所述未反应顶点集。

7.一种基于prim方法构建单反应交联体的装置，其特征在于，所述装置包括：

集合构建单元，用于基于读取的原子信息构建待反应顶点集和未反应顶点集；

反应迭代单元，用于利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集；

结果生成单元，用于在所述未反应顶点集更新为空集的情况下结束迭代，并生成目标交联网状结构；

其中，利用prim方法对所述待反应顶点集中的第一反应原子和所述未反应顶点集中的第二反应原子进行迭代，以更新所述未反应顶点集，具体包括：

分别以所述待反应顶点集中的每个第一反应原子作为目标原子，计算所述目标原子与所述未反应顶点集中所有原子之间的距离，以得到多个距离值，并得到各所述距离值中的最短距离值；

遍历所述待反应顶点集中的所有第一反应原子，并提取所有最短距离值中的最小值对应的所述未反应顶点集中的原子作为第二反应原子；

将所述第一反应原子从所述待反应顶点集中移出，并将所述第二反应原子从所述未反应顶点集移入所述待反应顶点集，并得到更新后的未反应顶点集和更新后的待反应顶点集。

8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

Images