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Software

計算化学ソフトウェア

GRRM-Neo11

■　量子化学の予言性を利用して未知の化学を自動的に探索する世界初のプログラム

■　2002年東北大学教授大野公一、修士１年前田理（現北海道大学教授）開発開始、
　　2009年屈指の理論化学者諸熊奎治博士参入、従来不可能とされたことを次々と実現
　　現在も進化を続けている純国産先端的技術革新

概要

励起状態計算に本格対応

ポテンシャル交差領域内最小エネルギー（MSX）構造の自動探索が可能になりました。
高精度な励起状態計算エンジンとしてMolproを使用します。

反応のすべてがわかります。

たった１つの分子をインプットするだけで、そこから生成されうるすべての生成物やそれを生成しうるすべての反応物、そしてそれらすべての反応経路を自動的に探索できる、それがGRRM。触媒設計、材料スクリーニングなどさまざまな分野で活用できます。

インプット	アウトプット
インプット	安定構造の数 (反応物・生成物・中間体)	素反応の数
acetic acid CH₃COOH	121	848
propionic acid C₃H₂O₂	207	1,114
methyl nitrate CH₃NO₃	676	4,835
lactaldehyde C₃H₆O₂	1,366	10,103

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非常に高速で、実用的。

従来のGRRMプログラムではたかだか10原子の分子の反応経路の探索であっても、計算時間が１年かかることがありました。GRRM-Neo11 で用いている NeoGRRM方式では新アルゴリズムの導入とノード間並列計算への対応により、わずか10日で計算ができるようになりました。探索条件を指定して高速化するさまざまなオプションも従来のプログラムと同様に利用できるため、100原子前後の分子の反応が、実用的な時間で網羅的に計算できます。

CH3NO3系, B3LYP/6-31G*にて全探索。
GRRMは16コア、NeoGRRM方式ではその16倍の256コアを使用して計算した結果、新アルゴリズムの効果で16倍を大きく上回る計算速度に。

CH3NO分子の全反応経路探索
S. Maeda, K. Ohno, J. Chem. Phys. 124, 174306 (2006)

Ru-BINAPの触媒メカニズム
S. Maeda, K. Ohno, J. Am. Chem. Soc. 130, 17228 (2008)

特徴

特徴１▸ さまざまな研究開発に利用できる。
特徴２▸ 計算を加速する数多くのオプションを搭載。
特徴３▸ かつてないほど、高速に。
特徴４▸ Reaction plusとの併用で研究効率アップ。

1. さまざまな研究開発に利用できる。

例えば薬剤の合成。目的の薬剤分子を合成しうるすべての反応経路を明らかにすることで、律速反応への触媒設計や副産物の抑制に活用できます。

例えば発光材料の設計。材料の安定性を反応の観点で考察することができるので、安定的に発光する長寿命の材料設計に活用できます。

例えば燃焼反応。数千、数万の素反応が高精度な量子化学計算に基づいて得られるので、自動車やロケットのエンジン設計CAEにおいて要求される反応速度の精度に応えることができます。

2. 計算を加速する数多くのオプションを搭載。

初めに多数の構造をランダム生成することで計算の並列度を高めるNRUN。その他、数多くの計算条件オプションが利用できます。現実的に起こりうる反応に限定して計算することで計算時間を大幅に短縮することができます。

また、計算機の利用効率を向上する計算制御オプションを用意。計算開始時から全ノードを活用した探索を行うTurbo機能、化学的に意味のある反応経路が完了し、残す反応経路が少なくなった時点で自動的に計算を停止する AutoStop機能などが利用できます。

3. かつてないほど、高速に。

CH3NO3系, B3LYP/6-31G*にて全探索。
GRRMは16コア、GRRM-Neo11 の NeoGRRM方式ではその16倍の256コアを使用して計算した結果、新アルゴリズムの効果で16倍を大きく上回る計算速度に。

4. Reaction plusとの併用で研究効率アップ。

GRRM-Neo11 も Reaction plus も反応経路を計算するソフトウェアですが、それぞれ特徴があり、問題に応じて使い分けると効率的に研究がすすめられます。皆目見当もつかない問題に対しては、精密、かつ、網羅的に反応経路が探索できる GRRM-Neo11 が向いています。一方、経験からある程度の想定ができる反応については、わずか数時間で結果が得られる Reaction plus Pro が向いています。

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計算例

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価格・仕様

価格

	期間ライセンス
コマーシャル	12,000円 / 1コア 1 年利用可能ライセンス
アカデミック	6,000円 / 1コア 3 年利用可能ライセンス

	保守オプション
出張保守 1 回	12万円 / 1日 (コマーシャル・アカデミック共通)

※ 表示価格は税別となります。
※ 販売後に構成情報の異なる計算機でGRRM-Neo11をご利用になりたい場合は、有償（新規購入と同一額）にて再発行致します。予めご了承下さい。

仕様


動作環境	- ハードウェア - 下記が動作する x86_64 計算機 ※1 ※2 - OS - Red Hat Enterprise Linux 6.x または CentOS 6.x Red Hat Enterprise Linux 7.x または CentOS 7.x - 必須ソフトウェア - Gaussian16 または Gaussian09 ※3 Molpro (Molproを用いて励起状態計算を行う場合のみ) ※4 リモートシェル ※5 sar (負荷状況計測コマンド)
同梱物	ソフトウェア本体、マニュアル

※1 弊社にて販売しております。どうぞお問い合わせ下さい。
※2 GRRM-Neo11 の販売にあたって予め計算機の情報を弊社から確認させていただきます。
※3 Gaussianは本製品に含まれておりませんので予め御用意ください。
Gaussianも弊社からお買い求めいただけます。どうぞお問い合わせください。
※4 Molproは本製品に含まれておりませんので予め御用意ください。
Molproも弊社からお買い求めいただけます。どうぞお問い合わせください。
※5 rsh(暗号化なし) または ssh(暗号化あり) に対応しています。

関連ソフトウェアとの機能比較

GRRM-Neo11の計算制御オプション：

機能	説明
Turbo機能	計算直後に全ノードフル稼働状態にするターボ機能
AutoStop機能	実行中のジョブが少なくなると自動停止
メインノード稼働率調節機能	メインノードの過負荷防止

利用可能な反応経路自動探索(GRRM)のオプション：

機能・オプション		GRRM-Basicの対応状況 (2018年11月20日現在)	GRRM-Neo11の対応状況 (2018年11月20日現在)
基準振動解析（FREQ）		○	○
	熱力学関数解析	○	○
安定構造最適化（MIN）		○	○
	EigenCheck（最適化後FREQ計算）	×	○
	HESLOW（初期評価を低レベル計算）	×	○
	SPHIGH（最適化後の高レベル計算）	×	○
	最適化のステップ・精度調節	×	○
遷移構造最適化（SADDLE）		○	○
	EigenCheck（最適化後FREQ計算）	×	○
	HESLOW（初期評価を低レベル計算）	×	○
	SPHIGH（最適化後の高レベル計算）	×	○
	最適化のステップ・精度調節	×	○
固有反応経路追跡（IRC）		○	○
	EigenCheck（追跡後FREQ計算）	×	○
	追跡のステップ・精度調節	×	○
二点間遷移構造最適化（2PSHS）		○	○
	EigenCheck（最適化後FREQ計算）	×	○
	最適化のステップ・精度調節	×	○
二点間中間体探索（SCW）		○	○
	EigenCheck（探索後FREQ計算）	×	○
	探索のステップ・精度調節	×	○
反応経路自動探索（GRRM、ADDF）		○	○
	低エネルギー構造優先探索（LADD）	○	○
	初期構造自動発生（NRUN）	○	○
	NLowest	○	○
	FirstOnly	○	○
	BondCondition	×	○
	NoBondRearrange	○	×
	EQOnly	○	○
	部分構造の固定	○	○
	探索・最適化のステップ・精度調節	×	○
	DC判定基準の調節	○	○
構造の自動再計算（ReStruct）		○	○
	SkipIRC	×	○
	最適化のステップ・精度調節	×	○
エネルギー値の自動再計算（ReEnergy）		○	○
ONIOM法		○	○
	Microiteration法	×	○
多状態ポテンシャル解析		×	○
	OptX	×	○
	ModelF	×	○
外部プログラムの利用		○	×
人口力誘起反応法（AFIR）		×	×
反応経路自動再最適化（LUP）		×	×
周期境界条件利用探索		×	×

上記以外のGRRMプログラムバージョンとの差異につきましては量子化学探索研究所のGRRMプログラム機能比較表を参照ください。

	Reaction plus Pro	GRRM-Neo11
インプット	反応物と生成物の指定が必要	1分子指定するだけ
求まる安定構造	反応経路上の中間構造のみ	すべて (網羅的に探索)
求まる反応経路	1本のみ (ユーザの想定した反応経路の近傍)	すべて (網羅的に探索)
計算時間	1時間程度 (16コア,10原子系の場合)	10日程度 ※1 (256コア,10原子系の場合)
利用シーン	考えた反応経路が現実としてありうるのか検討したいとき	全く予想がつかない反応機構を解明したいとき / 膨大な数の素反応を自動探索したいとき
ソフトウェア	Linux版・Windows版	Linux版