QMC@home

Quantum Monte Carlo At Home (QMC@home) ist ein Projekt, das der Weiterentwicklung der Quanten-Monte-Carlo-Methode hin zur allgemeinen Verwendbarkeit in der Quantenchemie dienen soll. Mit der Hilfe von Freiwilligen auf der ganzen Welt soll Rechenzeit aufgebracht werden, die benötigt wird, um die Möglichkeiten des viel versprechenden, neuen Ansatzes der Quanten-Monte-Carlo-Methode zu testen und weiter zu entwickeln.

Wieso ist das wichtig?

Das Vermögen, molekulare Strukturen und Reaktivität genau vorherzusagen, ist von großer Wichtigkeit für Chemie, Biologie und Medizin. Die Quantenchemie ist die Wissenschaft, über die man zu theoretischem Verständnis dieser Phänomene gelangen kann. Eine sehr vielversprechende neue Methode der Quantenchemie ist Quanten-Monte-Carlo (QMC). Das Projekt QMC@home dient der Weiterentwicklung dieser Methode, hin zur allgemeinen Verwendbarkeit in der Quantenchemie, um Struktur und Reaktivität von für Chemie, Biologie und Medizin wichtigen Molekülen vorherzusagen.

Was ist die Quantentheorie?

Die Quantentheorie ist in der ersten Hälfte des 20sten Jahrhunderts von Planck, Einstein, Bohr, Schrödinger, Born, Heisenberg, Pauli, Dirac und anderen entwickelt worden. Sie ersetzte die Newton'sche Mechanik und die klassische Theorie des Elektromagnetismus, da sie Beobachtungen auf atomarem und subatomaren Niveau erklären konnte, die den klassischen Theorien zuwiderliefen.

Was ist Quantenchemie?

Basierend auf dem theoretischen Fundament der Quantentheorie versucht die Quantenchemie Vorhersagen über alles zu treffen, was von Bedeutung für die Chemie ist. Die Gleichungen der Quantentheorie sind unlösbar komplex für die meisten Systeme mit Bedeutung in der Chemie, deshalb muss auf geschickte Näherungen zurück gegriffen werden, um eine ausreichende Genauigkeit erzielen zu können. Aber auch mit diesen Näherungen benötigt die Berechnung quantenchemischer Probleme große Rechenzeitkapazitäten. Die einzige quantenchemische Methode, die für massiv parallele Rechnungen geeignet ist, ist die Quanten Monte Carlo (QMC) Methode, aber bis heute ist nur wenig bekannt über die Leistungsfähigkeit dieser Methode für chemisch relevante Probleme. In diesem Projekt sollen die Möglichkeiten von QMC für quantenchemische Rechnungen getestet und weiterentwickelt werden.

Was ist Quanten Monte Carlo?

Grundlegend für die Quantenchemie ist die so genannte 'Schrödinger-Gleichung'. Die meisten hochentwickelten Quantenchemie-Methoden versuchen diese Gleichung durch geschickte Näherungen zu lösen. Die am weitesten verbreitete Quanten Monte Carlo (QMC) Methode ist das Fixed Node Diffusion Monte Carlo (FNDMC), eine stochastische Methode zur direkten numerischen Lösung der Schrödinger-Gleichung. Im FNDMC wird die Schrödinger-Gleichung auf einen Diffusions-Prozess abgebildet, der (innerhalb von durch die Knoten einer Testfunktion definierten Volumentelementen) über eine Monte-Carlo-Simulation exakt gelöst werden kann. Da Monte-Carlo-Simulationen auf der Nutzung von Zufallszahlen basieren (deshalb ihr Name), mögen wir die Vorstellung vom Würfelspiel mit den Molekülen. Das Programm, das für die FNDMC-Rechnungen benutzt wird, heißt Amolqc und ist ein von Arne Lüchow et al. entwickeltes QMC-Programm.

Wieso QMC@home?

Quanten-Monte-Carlo (QMC) ist eine großartige Möglichkeit für die Quantenchemie. Aber die QMC-Methode erfordert weitere umfangreiche Tests und fortgesetzte Entwicklungsarbeit. Um die dafür notwendigen Rechenzeitkapazitäten aufzubringen, soll BOINC benutzt werden. Unterstützt von Freiwilligen auf der ganzen Welt soll die Rechenpower aufgebracht werden, die für das Testen und die weitere Entwickelung der QMC-Methode hin zur allgemeinen Anwendbarkeit in der Quantenchemie notwendig ist.

Ausführliche Audio-Beschreibung des Projekts: BOINCcast

Gütesiegel:
Das Projekt bekam im Februar 2009 das Rechenkraft Gütesiegel. Mit 5 von 5 möglichen Punkten gilt es als absolut empfehlenswert. Die Kriterien sind hier nachzulesen.

Achtung: lange Laufzeiten und keine Zwischenspeicherung der WUs. [1] Nachdem der Projektleiter eine neue Firma gegründet hat [2], ist mangels Information unklar, inwiefern die Informationen noch der Forschung dienen.

Projektübersicht

QMC@home
Name	QMC@home
Kategorie	Chemie
Ziel	Weiterentwicklung der Quanten Monte Carlo (QMC) Methode
Kommerziell	nein
Homepage	qmcathome.org

Dieses Projekt wird in Deutschland durchgeführt.

Projektstatus

Projektstatus
Status	aktiv
Beginn	Dezember 2005
Ende	noch aktiv

Überprüft: 6.10.2018

Projektlinks

• Hintergrundinfos
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Statistiken

Wo	Übersicht	Top Teams	Top User
Projekt Home Page		Top Teams	Top User
allprojectstats.com: Der Service wurde eingestellt.

Clientprogramm

Betriebssysteme

	Windows
	Linux
	DOS
	BSD
	Solaris
	Java (betriebssystemunabhängig)

WU-Informationen

Aktuelle und genaue Details für BOINC-Projekte gibt es bei WUProp.

Name	RAM	Dauer	Deadline	Speicherplatz	Download	Upload	Mindestanforderung
QMC@HOME-preRC1 5.01	82,9 MB	1,5 bis 60 h (AMDX2 32bit 3,0 GHz)	2-3 Wochen	MB	MB	MB	{{{mindestanforderung}}} oder besser
QMC@HOME-preRC1 5.01 (windows)	75 MB	1,7 h (IntelCore2 Q9400 @2.66GHz GHz GHz)	2 Wochen	28,82 MB	MB	MB	{{{mindestanforderung}}} oder besser

Die Dauer ist die durchschnittliche Rechenzeit, die auf entsprechender CPU (Taktung in der Klammer) gebraucht wird.
Die Deadline ist die Zeitspanne, in der die Work unit berechnet sein muss.

Screenshots

• 

  Grafikanzeige

Installation

QMC@home benutzt die BOINC-Infrastruktur. Die Anmeldung, Installation und Konfiguration sind auf der allgemeinen BOINC-Seite beschrieben.

Hinweis für neuere Linux-Distributionen

Benutzer neuerer Linux-Distributionen produzieren häufiger Berechungsfehler. Dies hängt mit neueren Bibliotheken zusammen, mit denen QMC nichts anfangen kann. Mit einer manuellen Nachinstallation der älteren Bibliotheken dürfte sich das Problem gelegt haben. Link

Bei den meisten Distributionen sind die älteren Bibliotheken unter dem Paket-Namen "compat" zu finden. Wichtig ist insbesondere "libstdc++". Sollten die entsprechenden Pakete nicht über den Paket-Manager zu finden sein, so findet man hier und hier RPMs für verschiedene Distributionen.

Veröffentlichte Versionen

• 23.03.2007: preRC1exp 5.01 (Windows, Linux)

• 25.01.2007: preRC1 5.01 (Windows, Linux)

• 09.06.2006: beta 5.07 (Linux)

• 06.06.2006: beta 5.06 (Windows)

• 24.05.2006: beta 5.02 (Linux)

• 23.05.2006: beta 5.01 (Windows)

• 16.03.2006: Amolqc-alpha 5.06

• 28.02.2006: Amolqc-alpha 5.02

Meldungen

• 22.02.2007: Nachfolgeprojekte zu Seti@home

• 08.02.2007: Notiz über QMC@home in die Nachrichten in der Chemie

• 04.08.2006: Geteiltes Rechnen ist doppelte Kraft

• 29.06.2006: Jeder ist ein Quantenchemiker

• 14.06.2006: BOINCcast (Folge 12): Update zu QMC und Einstein

• 01.04.2006: BOINCcast (Folge 4): Was ist Quanten Monte Carlo? Wer macht das? Statistiken!