JPH07296045A - Molecule design support method - Google Patents

Molecule design support method

Info

Publication number
JPH07296045A
JPH07296045A JP8945594A JP8945594A JPH07296045A JP H07296045 A JPH07296045 A JP H07296045A JP 8945594 A JP8945594 A JP 8945594A JP 8945594 A JP8945594 A JP 8945594A JP H07296045 A JPH07296045 A JP H07296045A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prediction
solution
interatomic
molecule
equation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8945594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Kumadou
宏樹 熊洞
Miyuki Ariizumi
みゆき 有泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP8945594A priority Critical patent/JPH07296045A/en
Publication of JPH07296045A publication Critical patent/JPH07296045A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30Computing systems specially adapted for manufacturing

Abstract

PURPOSE:To reduce the number of repetitive times and to calculate a molecule structure optimizing problem at high speed by deciding an optimum prediction solution among the plural prediction solutions calculated by using plural previously prepared prediction procedure. CONSTITUTION:The initial coordinates of respective atoms and an interatom potential parameter in a molecule are inputted. In concrete terms, the input of an initial value by the operator of a computer 2 or an initial value previously stored in a storage device 5 provided in the computer 2 is read into an arithmetic part 2a installed in the computer 2. Then, the coordinates in the respective times of repetitive calculation are set, interatomic potential at that time is decided and the decided interatomic potential is differentiated to obtain interatomic force. The previously prepared prediction procedure is executed based on the obtained interatomic force, and prediction solutions are decided based on the respective prediction procedures to select an optimum solution among the plural obtained prediction solutions. When it is judged that the optimum solution, is convesget, the molecular characteristic of molecular structure in the optimum solution is evaluated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は分子設計支援方法、すな
わち、分子の構造最適化問題の求解支援方法に係り、特
に分子構造計算の反復計算において、解の予測および最
適解の決定により高速処理を可能とした分子設計支援方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for supporting molecular design, that is, a method for solving a structure optimization problem of a molecule, and particularly in iterative calculation of molecular structure calculation, high-speed processing by predicting a solution and determining an optimum solution. The present invention relates to a molecular design support method that enables the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】計算機の進歩に伴い、大規模な分子構造
最適化等の数値解析が可能となってきた。これにより、
分子構造最適化技術を利用した分子設計支援装置が実用
化されている。ここで、分子構造最適化とは、安定な分
子の構造を決定することを意味する。このような安定な
分子構造では、分子内のすべての原子間に働く力が十分
小さくなり、それ以上、原子が運動しない状態となって
いる。ここで、原子間に働く力は原子間の距離に比例す
るために、分子構造最適化では分子内の各原子の座標を
変化させながら原子間力が十分小さくなったかどうかの
判定を繰り返し計算する反復計算が必要である。この原
子間力の計算式の総数は分子内の原子の総数に比例して
いる。従って、計算時間を削減するためには、反復計算
の回数を削減することによる高速化が設計支援装置の性
能を左右する。従来の分子設計支援装置では、分子構造
最適化問題の高速計算のために、例えば、「工学におけ
る数値シミュレーション」(丸善)に記載されているよう
に、分子内の各原子間に働く力を計算する際に、各原子
に作用する原子間力の予測手法を準備することにより反
復計算の反復回数を削減している。
2. Description of the Related Art With the progress of computers, numerical analysis such as large-scale molecular structure optimization has become possible. This allows
A molecular design support device using a molecular structure optimization technique has been put into practical use. Here, the molecular structure optimization means to determine a stable molecular structure. In such a stable molecular structure, the force acting between all the atoms in the molecule is sufficiently small, and the atoms do not move any further. Since the force acting between atoms is proportional to the distance between atoms, molecular structure optimization repeatedly calculates whether the interatomic force has become sufficiently small while changing the coordinates of each atom in the molecule. Iterative calculation is required. The total number of formulas for this atomic force is proportional to the total number of atoms in the molecule. Therefore, in order to reduce the calculation time, speeding up by reducing the number of iterative calculations affects the performance of the design support device. In the conventional molecular design support device, for the high speed calculation of the molecular structure optimization problem, for example, the force acting between each atom in the molecule is calculated as described in "Numerical simulation in engineering" (Maruzen). In doing so, the number of iterations of iterative calculation is reduced by preparing a method for predicting the interatomic force acting on each atom.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分子構
造最適化問題では、すべての原子間力に対して有効な原
子間力の予測手法は存在しない。また、分子構造最適化
問題の原子間力の収束性は、反復計算の反復回数にも依
存していることが多く、最悪の場合には、反復回数とと
もに原子間力が振動を繰り返したり、発散することによ
り分子構造最適化が停止して原子間力が得られなくなる
こともある。従って、原子間力について、特定の予測手
法を準備するだけでは、設計支援装置における分子構造
最適化問題の高速計算は実現しない。本発明は上記事情
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従
来の技術における上述の如き問題を解消し、原子間力と
いった分子構造最適化問題の解について、複数の予測手
法を準備し、すべての予測手法を同時に実行し、予測解
の中から最適な解を選択する手順により反復回数を削減
し、分子構造最適化問題の高速計算を可能とする分子設
計支援方法を提供することにある。
However, in the molecular structure optimization problem, there is no effective atomic force prediction method for all atomic forces. In addition, the convergence of the atomic force in the molecular structure optimization problem often depends on the number of iterations of the iterative calculation.In the worst case, the atomic force repeatedly oscillates or diverges with the number of iterations. By doing so, the molecular structure optimization may be stopped and the atomic force may not be obtained. Therefore, high speed calculation of the molecular structure optimization problem in the design support device cannot be realized only by preparing a specific prediction method for the atomic force. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to solve the problems as described above in the prior art and to solve a plurality of prediction methods for a solution of a molecular structure optimization problem such as atomic force. Provide a molecular design support method that prepares and executes all prediction methods at the same time, reduces the number of iterations by the procedure of selecting the optimal solution from the predicted solutions, and enables high-speed calculation of molecular structure optimization problems Especially.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、設
計する分子の初期構造を入力して構造最適化計算を行う
分子設計支援方法において、原子間に働く力に基づき分
子の最適構造を計算する、予め準備された複数の予測手
法を用いる計算ステップと、該計算ステップにより得た
複数の予測解の中から最適のものを決定するステップと
を備えたことを特徴とする分子設計支援方法によって達
成される。
The above object of the present invention is to provide a molecular design support method for inputting an initial structure of a molecule to be designed and carrying out a structure optimization calculation. A method for supporting molecular design, comprising: a calculation step using a plurality of prepared prediction methods for calculation; and a step of determining an optimum one from a plurality of prediction solutions obtained by the calculation step. Achieved by

【0005】[0005]

【作用】本発明に係る分子設計支援方法においては、以
下に示す手順により、原子間力を予測することを特徴と
しており、特に、第4ステップと第5ステップ、すなわ
ち、第3ステップで得た原子間力に基づき、予め準備さ
れた複数の解の予測手法を実行し、それぞれの予測手法
に基づいた予測解を決定し、ここで得た複数の予測解の
中から最適な解を選択することにより、反復回数を削減
し、実用的な時間内での、分子構造最適化問題の計算を
可能とする分子設計支援方法を実現できるものである。 (1)第1ステップ:分子内の各原子の初期座標や原子間
ポテンシャルパラメータを入力するステップ。具体的に
は、計算機のオペレータによる初期値の入力、あるい
は、計算機に設置された記憶装置に予め記憶させておい
た初期値を計算機に設置された演算部に読み出す処理を
指す。 (2)第2ステップ:反復計算の各回の座標を設定し、そ
のときの原子間ポテンシャルを決定するステップ。 (3)第3ステップ:前ステップで決定した原子間ポテン
シャルを微分することにより、原子間力を求めるステッ
プ。 (4)第4ステップ:前ステップで得た原子間力に基づ
き、予め準備された複数の解の予測手法を実行し、それ
ぞれの予測手法に基づいた予測解を決定するステップ。 (5)第5ステップ:前ステップで得た複数の予測解の中
から最適な解を選択するステップ。 (6)第6ステップ:前ステップで得た最適解について解
が収束したかどうかを判定し、収束した場合は処理を終
了し、収束しない場合は最適解を初期値として解が収束
するまで反復計算を続行させるステップ。つまり、前ス
テップで得た最適な原子間力を使用して分子内の各原子
間のポテンシャルを決定し(第2ステップ)、原子間ポテ
ンシャルを微分して原子間力を求め(第3ステップ)、予
め準備された複数の解の予測手法を実行し、それぞれの
予測手法に基づいた予測解を決定し(第4ステップ)、最
適な解を選択する(第5ステップ)ステップ。 (7)第7ステップ:前ステップで収束したと判定された
場合、その最適解における分子構造の分子特性を評価す
るステップ。
The molecular design support method according to the present invention is characterized in that the interatomic force is predicted by the following procedure. In particular, it is obtained in the fourth step and the fifth step, that is, the third step. Executes a plurality of prepared solution prediction methods based on the atomic force, determines the predicted solution based on each prediction method, and selects the optimal solution from the plurality of predicted solutions obtained here. As a result, it is possible to realize a molecular design support method that reduces the number of iterations and enables calculation of a molecular structure optimization problem within a practical time. (1) First step: a step of inputting initial coordinates of each atom in a molecule and interatomic potential parameters. Specifically, it means a process of inputting an initial value by an operator of the computer, or a process of reading out the initial value stored in advance in a storage device installed in the computer to an arithmetic unit installed in the computer. (2) Second step: a step of setting the coordinates of each iteration of the iterative calculation and determining the interatomic potential at that time. (3) Third step: a step of obtaining an interatomic force by differentiating the interatomic potential determined in the previous step. (4) Fourth step: a step of executing a prediction method for a plurality of solutions prepared in advance based on the interatomic force obtained in the previous step, and determining a prediction solution based on each prediction method. (5) Fifth step: a step of selecting an optimal solution from the plurality of predicted solutions obtained in the previous step. (6) Sixth step: It is judged whether or not the optimum solution obtained in the previous step has converged, and if converged, the process is terminated, and if not converged, the optimum solution is used as an initial value and repeated until the solution converges. The step that causes the calculation to continue. In other words, the optimal interatomic force obtained in the previous step is used to determine the potential between each atom in the molecule (second step), and the interatomic potential is differentiated to obtain the interatomic force (third step). A step of executing a plurality of prepared solution prediction methods, determining a predicted solution based on each prediction method (fourth step), and selecting an optimal solution (fifth step). (7) Seventh step: a step of evaluating the molecular characteristics of the molecular structure in the optimum solution when it is determined that the convergence has occurred in the previous step.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。分子設計支援装置とは、分子の初期構造お
よび原子間ポテンシャルを入力し、入力された分子の最
適構造における化学的特性等を評価することにより分子
を設計する装置である。化学的特性等を評価するための
基本的な物理量である分子の最適構造のを得るために必
要となる各原子間の原子間力は、原子間ポテンシャルを
微分することにより得られる。原子間ポテンシャルを微
分し、各原子間の原子間力を計算して最適構造を求める
手法は分子構造最適化計算と呼ばれており、数値的には
原子間の相互作用を表現した運動方程式に帰着される。
図2に、本発明の一実施例に係る分子設計支援装置の構
成を示した。図において、1は表示装置、2は演算処理
装置であり、演算処理装置2は、演算部2a,処理手順
記憶部2b,中間データ記憶部2c,データ出力部2d
およびデータ入力部2eにより構成される。演算処理装
置2により作成されたデータは、出力装置4の表示部に
表示される。3は入力装置、5は記憶装置である。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. The molecular design support device is a device for designing a molecule by inputting an initial structure and an interatomic potential of the molecule and evaluating chemical properties and the like in the input optimum structure of the molecule. The interatomic force between each atom, which is necessary to obtain the optimum structure of a molecule, which is a basic physical quantity for evaluating chemical properties, is obtained by differentiating the interatomic potential. The method of differentiating the interatomic potential and calculating the interatomic force between each atom to obtain the optimum structure is called molecular structure optimization calculation, and is numerically expressed as a motion equation expressing the interaction between atoms. Be reduced.
FIG. 2 shows the configuration of the molecular design support apparatus according to one embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a display device, 2 is an arithmetic processing device, and the arithmetic processing device 2 includes an arithmetic unit 2a, a processing procedure storage unit 2b, an intermediate data storage unit 2c, and a data output unit 2d.
And a data input unit 2e. The data created by the arithmetic processing device 2 is displayed on the display unit of the output device 4. Reference numeral 3 is an input device, and 5 is a storage device.

【0007】図1に、本実施例に係る分子設計支援装置
を用いた処理手順を示す。図1示した処理手順は、上述
の処理手順記憶部2bに記憶されており、この処理手順
に従って中間データ記憶部2cを介して記憶装置5から
必要なデータが読み出され、演算部2aにおいて実行さ
れる。演算部2aにより実行された演算の結果は、中間
データ記憶部2cを介して記憶装置5に記憶される。ま
た、演算部2aにより実行された演算結果は、データ入
力部2eを介して入力装置3から入力された指示に従
い、データ出力部2dにより作成されたデータを表示装
置1を介して出力装置4に出力される。以下、本実施例
による分子設計支援の手順を、順次説明する。図1に示
す如く、ステップ10は初期パラメータの入力であり、
入力装置3によりオペレータが、総原子数K,各原子の
X座標X(1)〜X(K),Y座標Y(1)〜Y(K),Z座標
Z(1)〜Z(K),質量M(1)〜M(K),ポテンシャルパ
ラメータ,時間巾T,原子間力の収束判定条件GMIN
を入力する手順、あるいは、予め記憶装置5に記憶させ
ておいた上記各パラメータを、演算部2aに読み出す手
順である。
FIG. 1 shows a processing procedure using the molecular design support apparatus according to this embodiment. The processing procedure shown in FIG. 1 is stored in the above-described processing procedure storage unit 2b, and necessary data is read from the storage device 5 via the intermediate data storage unit 2c according to this processing procedure and executed by the calculation unit 2a. To be done. The result of the calculation executed by the calculation unit 2a is stored in the storage device 5 via the intermediate data storage unit 2c. Further, the calculation result executed by the calculation unit 2a is output to the output device 4 via the display device 1 by the data generated by the data output unit 2d according to the instruction input from the input device 3 via the data input unit 2e. Is output. Hereinafter, the procedure of the molecular design support according to this embodiment will be sequentially described. As shown in FIG. 1, step 10 is input of initial parameters,
The operator uses the input device 3 to input the total number of atoms K, X coordinates X (1) to X (K) of each atom, Y coordinates Y (1) to Y (K), and Z coordinates Z (1) to Z (K). , Mass M (1) to M (K), potential parameter, time width T, convergence determination condition GMIN of atomic force
Or a procedure for reading out the above parameters stored in the storage device 5 in advance to the calculation unit 2a.

【0008】これらの各パラメータを用いることによ
り、原子間ポテンシャルV(r)は、例えば、「計算材料
化学」(海文堂出版)によるとポテンシャルパラメータを
ε,σとすると次式(数1)で与えられる。
By using each of these parameters, the interatomic potential V (r) is given by the following equation (Equation 1) when the potential parameters are ε and σ according to "Computational Material Chemistry" (Kaibundou Publishing). To be

【数1】 なお、ここでの説明においては、座標系は直交座標での
例を示したが、他の座標系を使用しても同じ効果が得ら
れるのは明らかである。ステップ11からステップ15
により、以下に説明する如く、反復計算により分子構造
を決定する。まず、ステップ11では各反復回における
各原子の座標を計算する。例えば、分子の中の第I番目
の原子の座標は式(数2)で与える。
[Equation 1] In the description here, the coordinate system is an example in which the coordinate system is rectangular. However, it is obvious that the same effect can be obtained by using another coordinate system. Step 11 to Step 15
Determines the molecular structure by iterative calculations, as described below. First, in step 11, the coordinates of each atom in each iteration are calculated. For example, the coordinates of the I-th atom in the molecule are given by the formula (Equation 2).

【数2】 [Equation 2]

【0009】具体的には、入力装置3を使用した、オペ
レータによる各反復回における原子の座標の入力、ある
いは、予め記憶装置5に記憶させておいた各反復回にお
ける原子の座標の入力を演算部2aに読み出す手順を意
味する。但し、DX(I),DY(I),DZ(I)は、各反
復回における第I番目の原子のX,Y,Z方向の増分値
であり、第1回目の反復では0とする。また、式(数1)
におけるポテンシャルV(r)中のrは原子間の距離であ
り、例えば、1番目と2番目の原子間の距離rは、式
(数3)で与えられる。
Specifically, the operator inputs the coordinates of atoms at each iteration using the input device 3 or calculates the coordinates of atoms at each iteration stored in the storage device 5 in advance. It means a procedure for reading to the section 2a. However, DX (I), DY (I), and DZ (I) are increment values in the X, Y, and Z directions of the I-th atom in each iteration, and are set to 0 in the first iteration. Also, the formula (Equation 1)
In the potential V (r) at, r is the distance between atoms, and for example, the distance r between the first and second atoms is
It is given by (Equation 3).

【数3】 [Equation 3]

【0010】ステップ12は、ポテンシャルの式(数1)
を微分して原子間力を求める手順である。ステップ12
では各反復回における各原子間力を計算する。例えば、
分子の中の第I番目の原子に働く力は、式(数4)で与え
られる。微分は各原子の位置での値とする。
Step 12 is a potential equation (Equation 1)
Is the procedure to obtain the interatomic force by differentiating. Step 12
Then calculate each atomic force at each iteration. For example,
The force acting on the I-th atom in the molecule is given by the formula (Equation 4). The derivative is the value at each atom position.

【数4】 ステップ13は、複数の予測手法のすべてを同時に実行
し、得られた各々の予測解を記憶装置5に記憶させる手
順である。ここで、予測解とは予測手法により得られた
原子間力の予測値を指す。図1では、2種類の予測手法
を実行した場合の例を記載した。予測手法の総数は少な
くとも2種類以上あれば良い。以下の説明では、ステッ
プ13における予測手法について、予測手法1および予
測手法2として代表的な予測手法である緩和法と最小二
乗法を例にとり説明する。
[Equation 4] Step 13 is a procedure of executing all of the plurality of prediction methods at the same time and storing the obtained prediction solutions in the storage device 5. Here, the predicted solution refers to the predicted value of the interatomic force obtained by the prediction method. In FIG. 1, an example in which two types of prediction methods are executed is described. The total number of prediction methods may be at least two. In the following description, the prediction method in step 13 will be described using the relaxation method and the least squares method, which are typical prediction methods as the prediction method 1 and the prediction method 2.

【0011】反復計算において、反復回数をNとすると
き、ステップ12で求めた単純解のX,Y,Z方向の成
分は、式(数4)よりFX(I),FY(I),FZ(I)とな
る。なお、予測手法とは、単純解FX(I),FY(I),
FZ(I)と記憶装置5に記憶させておいた反復回数N−
1での最適解GX(I,N−1),GY(I,N−1),G
Z(I,N−1)により、反復回数Nでの予測解PX
(I),PY(I),PZ(I)を予測する手法である。ここ
で、GX(I,N−1),GY(I,N−1),GZ(I,
N−1)は、第I番目の原子の最適解のX,Y,Z方向
の成分である。また、PX(I),PY(I),PZ(I)
は、第I番目の原子の予測解のX,Y,Z方向の成分で
ある。一例としての緩和法では、予測解PX(I),PY
(I),PZ(I)は、式(数5)で定義される。
In the iterative calculation, when the number of iterations is N, the components in the X, Y and Z directions of the simple solution obtained in step 12 are FX (I), FY (I) and FZ according to the equation (4). (I). The prediction method is simple solution FX (I), FY (I),
FZ (I) and the number of repetitions N− stored in the storage device 5
Optimal solution GX (I, N-1), GY (I, N-1), G
Prediction solution PX at the number of iterations N by Z (I, N-1)
This is a method of predicting (I), PY (I), and PZ (I). Here, GX (I, N-1), GY (I, N-1), GZ (I,
N-1) is the component of the optimal solution of the I-th atom in the X, Y, and Z directions. Also, PX (I), PY (I), PZ (I)
Are components of the predicted solution of the I-th atom in the X, Y, and Z directions. In the relaxation method as an example, the predicted solutions PX (I), PY
(I) and PZ (I) are defined by the formula (Equation 5).

【数5】 [Equation 5]

【0012】ここで、αは緩和パラメータであり、反復
回数が(N−1)回での最適解であるGX(I,N−1),
GY(I,N−1),GZ(I,N−1)と、N回での単純
解であるFX(I),FY(I),FZ(I)との重みを示す
量である。また、予測手法の他の例である最小二乗法で
は、例えば、反復回数が1からNまでの最適解GX
(I,1),GY(I,1),GZ(I,1)からGX(I,
N),GY(I,N),GZ(I,N)を二次式で近似する
ことにより、予測解を計算する。具体的には、第I番目
の原子の予測解のX,Y,Z方向の成分であるQX
(I),QY(I),QZ(I)を、式(数6)で与える。
Here, α is a relaxation parameter, and GX (I, N-1), which is the optimal solution when the number of iterations is (N-1),
It is a quantity indicating the weight of GY (I, N-1), GZ (I, N-1) and FX (I), FY (I), FZ (I) which are simple solutions in N times. In the least squares method, which is another example of the prediction method, for example, the optimal solution GX with the number of iterations from 1 to N is
(I, 1), GY (I, 1), GZ (I, 1) to GX (I,
A predicted solution is calculated by approximating N), GY (I, N), and GZ (I, N) by a quadratic equation. Specifically, QX, which is the component of the predicted solution of the I-th atom in the X, Y, and Z directions
(I), QY (I) and QZ (I) are given by the formula (Equation 6).

【数6】 [Equation 6]

【0013】係数AX,BX,CXは、QX(I)を定義
する二次式のパラメータであり、AY,BY,CYはQ
Y(I)を定義する二次式のパラメータであり、AZ,B
Z,CZはQZ(I)を定義する二次式のパラメータであ
り、それぞれ、式(数7)に示される行列式により得られ
る。
Coefficients AX, BX and CX are quadratic parameters defining QX (I), and AY, BY and CY are Q.
It is a quadratic parameter that defines Y (I).
Z and CZ are parameters of a quadratic equation that defines QZ (I), and are respectively obtained by the determinant shown in equation (7).

【数7】 求めた複数の予測解PX(I),PY(I),PZ(I)やQ
X(I),QY(I),QZ(I)は、記憶装置5に記憶させ
ておく。以上の、ステップ13の手順を最適解予測手順
と呼ぶ。最適解予測手順において使用する原子間力の予
測手法に対する制限はない。本実施例で用いた予測手法
以外の原子間力の予測手法を利用しても本実施例と同じ
効果が得られる。
[Equation 7] The plurality of predicted solutions PX (I), PY (I), PZ (I) and Q obtained
X (I), QY (I), QZ (I) are stored in the storage device 5. The above procedure of step 13 is called an optimal solution prediction procedure. There are no restrictions on the atomic force prediction method used in the optimal solution prediction procedure. The same effect as in this embodiment can be obtained by using a prediction method of atomic force other than the prediction method used in this embodiment.

【0014】ステップ13ですべての予測手法について
の処理が終了した場合、ステップ14に進む。ステップ
14では、ステップ13で得られた複数の予測解の中か
ら最適な解を式(数8)で決定する。
When the processing for all the prediction methods is completed in step 13, the process proceeds to step 14. In step 14, the optimum solution is determined by the equation (Equation 8) from the plurality of predicted solutions obtained in step 13.

【数8】 得られた最適解は、反復計算の次の反復回で使用する新
たな初期値として採用するために保存しておく。次の反
復回における増分値DX(I),DY(I),DZ(I)は、
式(数9)で与えられる。
[Equation 8] The obtained optimum solution is saved for use as a new initial value used in the next iteration of the iterative calculation. The increment values DX (I), DY (I), DZ (I) in the next iteration are
It is given by the formula (Equation 9).

【数9】 以上の、ステップ14の手順を最適解選択手順と呼ぶ。
ステップ15では、ステップ14で得られた最適解が収
束しているかどうかを式(数10)を用いて判定する。
[Equation 9] The above procedure of step 14 is called an optimal solution selection procedure.
In step 15, it is determined whether or not the optimum solution obtained in step 14 has converged using the equation (Equation 10).

【数10】 [Equation 10]

【0015】収束していない場合は、ステップ11から
ステップ14を繰り返す。また、ステップ15において
収束したと判定された場合は、ステップ16において、
収束した最適解での分子の特性を評価する。本発明の効
果を図3に示した。図3は、最適解予測手順(ステップ
13)において、予測手法を2種類準備した例であり、
縦軸に原子間力をとり、横軸に反復回数をとって、予測
解の収束の挙動を示したものである。図3において、予
測手法1は反復回数が少ない時点では原子間力が小さい
が収束は遅い。一方、予測手法2は反復回数が少ない時
点では原子間力が大きいが収束は速い。従って、この例
では、最適解としては、破線で示される、予測手法2と
予測手法1の組み合わせが選択されることになる。
If not converged, steps 11 to 14 are repeated. If it is determined in step 15 that the convergence has occurred, in step 16,
Evaluate the molecular properties of the converged optimal solution. The effect of the present invention is shown in FIG. FIG. 3 is an example in which two types of prediction methods are prepared in the optimum solution prediction procedure (step 13),
The atomic force is plotted on the vertical axis and the number of iterations is plotted on the horizontal axis, showing the behavior of convergence of the predicted solution. In the prediction method 1 in FIG. 3, the atomic force is small but the convergence is slow when the number of iterations is small. On the other hand, in Prediction Method 2, the atomic force is large but the convergence is fast when the number of iterations is small. Therefore, in this example, the combination of the prediction method 2 and the prediction method 1 indicated by the broken line is selected as the optimum solution.

【0016】上記実施例による最適解予測手順および最
適解選択手順によれば、図3で示した最適解の如く、常
に小さな原子間力の予測解を選択することにより、従来
の分子構造最適化問題の求解法と比較して反復計算の反
復回数を削減することができる。従って、高速度に構造
最適化問題を解決できるため、高速度の分子設計支援が
可能になるという利点がある。なお、上記実施例は本発
明の一例を示したものであり、本発明はこれに限定され
るべきものではないことは言うまでもないことである。
例えば、上記実施例では分子設計支援の処理手順を説明
したが、装置の構成はすべて図2に示した構成を使用す
る。従って、上記実施例で説明した処理手順をフロッピ
ーディスク等の記録媒体に記憶させておけば、図2に示
した構成を持つような任意の計算機上で分子設計支援が
実現できることは明らかである。
According to the optimum solution predicting procedure and the optimum solution selecting procedure according to the above-described embodiment, the conventional molecular structure optimization is performed by always selecting a predictive solution having a small atomic force as the optimum solution shown in FIG. The number of iterations of the iterative calculation can be reduced as compared with the solution method of the problem. Therefore, since the structure optimization problem can be solved at high speed, there is an advantage that it becomes possible to support high-speed molecular design. It is needless to say that the above embodiment shows one example of the present invention, and the present invention should not be limited to this.
For example, the processing procedure of the molecular design support has been described in the above embodiment, but the configuration of the apparatus is the same as that shown in FIG. Therefore, if the processing procedure described in the above embodiment is stored in a recording medium such as a floppy disk, it is apparent that the molecular design support can be realized on any computer having the configuration shown in FIG.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、原子間力といった分子構造最適化問題の解につい
て、複数の予測手法を準備し、すべての予測手法を同時
に実行し、予測解の中から最適な解を選択する手順によ
り反復回数を削減し、分子構造最適化問題の高速計算を
可能とする分子設計支援方法を実現できるという顕著な
効果を奏するものである。また、本発明に係る分子設計
支援方法の手順を記録した記録媒体を用いれば、分子内
の各原子間に働く力の計算における反復回数が削減さ
れ、短時間で分子構造最適化問題の処理ができる。
As described above in detail, according to the present invention, a plurality of prediction methods are prepared for the solution of a molecular structure optimization problem such as interatomic force, and all the prediction methods are executed at the same time to perform prediction. The remarkable effect that the number of iterations is reduced by the procedure of selecting an optimal solution from among the solutions and a molecular design support method that enables high-speed calculation of a molecular structure optimization problem can be realized. Further, by using a recording medium in which the procedure of the molecular design support method according to the present invention is recorded, the number of iterations in the calculation of the force acting between each atom in the molecule is reduced, and the molecular structure optimization problem can be processed in a short time. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る分子設計支援手順のフ
ローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart of a molecular design support procedure according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施例に係る分子設計支援装置の構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram of a molecular design support apparatus according to an embodiment.

【図3】発明の効果を表わす図である。FIG. 3 is a diagram showing an effect of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 表示装置 2 演算処理装置 2a 演算部 2b 処理手順記憶部 2c 中間データ記憶部 2d データ出力部 2e データ入力部 3 入力装置 4 出力装置 5 記憶装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 display device 2 arithmetic processing device 2a arithmetic unit 2b processing procedure storage unit 2c intermediate data storage unit 2d data output unit 2e data input unit 3 input device 4 output device 5 storage device

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 設計する分子の初期構造を入力して構造
最適化計算を行う分子設計支援方法において、原子間に
働く力に基づき分子の最適構造を計算する、予め準備さ
れた複数の予測手法を用いる計算ステップと、該計算ス
テップにより得た複数の予測解の中から最適のものを決
定するステップとを備えたことを特徴とする分子設計支
援方法。
1. A plurality of preliminarily prepared prediction methods for calculating an optimal structure of a molecule based on a force acting between atoms in a molecular design support method for inputting an initial structure of a molecule to be designed and performing a structure optimization calculation. And a step of determining an optimum one from a plurality of prediction solutions obtained by the calculation step.
JP8945594A 1994-04-27 1994-04-27 Molecule design support method Pending JPH07296045A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8945594A JPH07296045A (en) 1994-04-27 1994-04-27 Molecule design support method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8945594A JPH07296045A (en) 1994-04-27 1994-04-27 Molecule design support method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07296045A true JPH07296045A (en) 1995-11-10

Family

ID=13971179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8945594A Pending JPH07296045A (en) 1994-04-27 1994-04-27 Molecule design support method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07296045A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100783331B1 (en) * 2006-04-26 2007-12-10 한국화학연구원 System and method for combination multiscale simulation
WO2008001851A1 (en) * 2006-06-28 2008-01-03 Ihi Corporation Drug, drug induction device, magnetic detector and method of designing drug
JP2008117969A (en) * 2006-11-06 2008-05-22 Ihi Corp Magnetic material, magnetic material guidance system, and magnetic material designing method
US9505732B2 (en) 2008-11-20 2016-11-29 Ihi Corporation Auto magnetic metal salen complex compound
US10034941B2 (en) 2007-12-28 2018-07-31 Ihi Corporation Iron-salen complex

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120283505A1 (en) * 2005-08-31 2012-11-08 Yoshihiro Ishikawa Drug, drug guidance system, magnetic detection system, and drug design method
US8691261B2 (en) 2005-08-31 2014-04-08 Ihi Corporation Drug, drug guidance system, magnetic detection system, and drug design method
KR100783331B1 (en) * 2006-04-26 2007-12-10 한국화학연구원 System and method for combination multiscale simulation
WO2008001851A1 (en) * 2006-06-28 2008-01-03 Ihi Corporation Drug, drug induction device, magnetic detector and method of designing drug
JP5378792B2 (en) * 2006-06-28 2013-12-25 株式会社Ihi Magnetic drug guidance system
JP2008117969A (en) * 2006-11-06 2008-05-22 Ihi Corp Magnetic material, magnetic material guidance system, and magnetic material designing method
US10034941B2 (en) 2007-12-28 2018-07-31 Ihi Corporation Iron-salen complex
US9505732B2 (en) 2008-11-20 2016-11-29 Ihi Corporation Auto magnetic metal salen complex compound

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100974992B1 (en) Computerized deformation analyzer
US5438526A (en) Program generation method for particles simulation
EP2525296B1 (en) Three-dimensional fluid simulation method
GB2305273A (en) Quantifying errors in computational fluid dynamics
JP2006017717A (en) Method, device and computer program to determine standard rod type of reactor
JP5644606B2 (en) Mesh number prediction method, analysis apparatus, and program
Felippa Numerical experiments in finite element grid optimization by direct energy search
JP2002358335A (en) Method, program and system for analysis in finite element method
JPH07296045A (en) Molecule design support method
CN112434451B (en) Finite element analysis method based on block parallel computing
GB2354096A (en) Obtaining design parameters for satisfying multiple constraints and/or optimizing multiple objective functions
JP2005049922A (en) Evaluation system for job execution plan
Hinton et al. An integrated approach to structural shape optimization of linearly elastic structures. Part I: General methodology
US20030171902A1 (en) Sequence data combining method, sequence data combining apparatus and sequence data combining program
Keane OPTIONS design exploration system
JPH11203330A (en) Shape deformation mode generation system, shape optimization analyzing system and record medium in which program used for the same is recorded
JP2903098B2 (en) Structural design method
EP3989085A1 (en) Optimization device, optimization method, and optimization program
JP2650728B2 (en) Finite element splitting device and computer aided analysis system
Andreev et al. Conceptual approach to introduction of information technology into the field of simulation
JP2005038430A (en) Measurement of constraint parameter in different combination of circuit parameters
JP2502206B2 (en) Driving support method for experimental apparatus and apparatus therefor
JP7373475B2 (en) Analysis equipment, analysis method and program
Häussler et al. Shape optimisation of parts in dynamic mechanical systems with respect to fatigue
JPH05151193A (en) Method and device for design support