(57)【要約】【課題】分子動力学の計算において異常が発生した場合に、ユーザによる経験的な対処方法を蓄積する。【解決手段】分子動力学計算システムは、分子動力学の計算において、途中状態を確認して異常な状態を検出した場合に、対処方法のリストを提示する。ユーザはそのリストから対処方法を選択する。選択された対処方法に基づいて計算方法が変更され、再計算が行われる。さらに、対処方法をユーザの入力により必要に応じて更新していくことで計算手法の情報をデータベースに蓄積する機能を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子動力学のモデルによる計算を行う分子動力学計算部と、
前記計算の途中における計算結果を取得し、前記計算結果を所定の基準に基づいて正常か異常か判定する計算結果検証部と、
前記計算結果検証部が前記計算結果を異常と判定した場合、予め登録された対処方法リストを出力する対処方法処理部
とを具備する
分子動力学計算システム。
【請求項２】
請求項１に記載された分子動力学計算システムであって、
更に、複数の対処方法リスト候補を複数の異常の種類候補にそれぞれ対応づけて格納する対処方法データベースを具備し、
前記計算結果検証部は、前記計算結果を異常と判定したとき、異常の種類を示す情報を生成し、
前記対処方法処理部は、前記計算結果検証部が前記計算結果を異常と判定した場合、前記対処方法データベースにおいて前記複数の対処方法リスト候補のうち前記異常の種類を示す情報と一致する前記複数の異常の種類候補に対応する項目を抽出して前記対処方法リストとして出力する
分子動力学計算システム。
【請求項３】
請求項２に記載された分子動力学計算システムであって、
更に、前記対処方法処理部が前記対処方法リストを出力したとき、入力装置から入力された情報を、前記対処方法データベースにおける複数の対処方法リスト候補のうち出力された対処方法リストに対応する項目に追加する対処方法登録部
を具備する分子動力学計算システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載された分子動力学計算システムであって、
前記計算結果検証部は、前記分子動力学のモデルにおけるシミュレーション内時間において設定された時間間隔で前記計算結果を取得する
分子動力学計算システム。
【請求項５】
分子動力学のモデルによる計算を実行するステップと、
前記計算の途中における計算結果を取得し、取得した前記計算結果を所定の基準に基づいて正常か異常か判定するステップと、
前記計算結果を異常と判定した場合、予め記憶装置に登録された対処方法リストを参照して前記計算の条件を変更するステップ
とを具備する
分子動力学計算異常対処方法。
【請求項６】
分子動力学のモデルによる計算を実行するステップと、
前記計算の途中における計算結果を取得し、取得した前記計算結果を所定の基準に基づいて正常か異常か判定するステップと、
前記計算結果を異常と判定した場合、予め記憶装置に登録された対処方法リストを参照して前記計算の条件を変更するステップ
とを具備する方法をコンピュータに実行させる
分子動力学計算異常対処プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分子動力学の計算に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、分子動力学計算を行う場合、目的に応じて、一定の計算手順は確立している。また、計算の途中状態を取得して、その状態をグラフやアニメーションなど視覚的に解析するシステムは多く存在する。こうしたシステムは、計算の実施から結果の解析へ一方向的な処理を行う。得られた結果に異常があった場合、ユーザは経験に基づいて計算内容を変更して計算しなおす。
【０００３】
特許文献１には、分子構造をデータから計算する技術が記載されている。
特許文献２には、工程管理において、ユーザが異常に対して適切な異常原因および対処方法を選択できる工程管理装置が記載されている。
特許文献３には、プラント性能計算装置が記載されている。この文献には、プラント性能計算結果が異常なときにその原因を診断する技術が記載されている。
【特許文献１】特開平７−２８２０９６号公報
【特許文献２】特開２００５−３４６６５５号公報
【特許文献３】特開平８−８７３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の分子動力学計算では、計算の途中状態を取得して、その状態を解析するシステムは多く存在するが、得られた結果に異常があった場合の対処方法を提供するシステムはなかった。また従来、この分野の計算は試行錯誤な計算が多く、経験的な情報を蓄積していく必要があるが、試行錯誤的な情報を蓄積していく手段がなかった。
【０００５】
本発明の目的は、分子動力学の計算において異常が発生した場合に、経験的な対処方法を蓄積するシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明による分子動力学計算システムは、分子動力学のモデルによる計算を行う分子動力学計算部（１）と、計算の途中における計算結果を取得し、計算結果を所定の基準に基づいて正常か異常か判定する計算結果検証部（３）と、計算結果検証部が計算結果を異常と判定した場合、予め登録された対処方法リストを出力する対処方法処理部とを備える。
【０００８】
本発明による分子動力学計算システムは、複数の対処方法リスト候補を複数の異常の種類候補にそれぞれ対応づけて格納する対処方法データベース（５２）を備える。計算結果検証部（３）は、計算結果を異常と判定したとき、異常の種類を示す情報を生成する。対処方法処理部（４）は、計算結果検証部が計算結果を異常と判定した場合、対処方法データベース（５２）において複数の対処方法リスト候補のうち異常の種類を示す情報と一致する複数の異常の種類候補に対応する項目を抽出して対処方法リストとして出力する。
【０００９】
本発明による分子動力学計算システムは、対処方法処理部（４）が対処方法リストを出力したとき、入力装置から入力された情報を、対処方法データベース（５２）における複数の対処方法リスト候補のうち出力された対処方法リストに対応する項目に追加する対処方法登録部（４３）を備える。
【００１０】
本発明による分子動力学計算システムにおいて、計算結果検証部（３）は、分子動力学のモデルにおけるシミュレーション内時間において設定された時間間隔で計算結果を取得する。
【００１１】
本発明による分子動力学計算異常対処方法は、分子動力学のモデルによる計算を実行するステップ（Ａ２１）と、計算の途中における計算結果を取得し、取得した計算結果を所定の基準に基づいて正常か異常か判定するステップ（Ａ２２、Ａ３２、Ａ３３）と、計算結果を異常と判定した場合、予め記憶装置に登録された対処方法リストを参照して計算の条件を変更するステップ（Ａ４１、Ａ４２、Ａ４３、Ａ４４）とを備える。
【００１２】
本発明による分子動力学計算異常対処プログラムは、本発明による分子動力学計算異常対処方法をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１３】
第１の効果は、計算結果異常の場合に対処方法手順リストから対処方法を選択することで、異常な計算を改善することができることである。その理由は、異常な結果に依存した対処のリストが表示されることにより、効率的な対処が可能だということである。
第２の効果は、対処方法のデータベースを更新していくことで、異常な結果のときの対処情報が構築されていき、それぞれの計算にあった情報が蓄積できるということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態における分子動力学計算システムは、分子動力学の計算において、途中状態を確認して異常な状態を検出した場合に、対処方法のリストを提示し、選択した手順に基づいて計算方法を変更して計算を継続させる構成を備える。さらに、対処方法を必要に応じて更新していくことで計算手法の情報をデータベース(ＤＢ)に蓄積する機能を有する。
【００１５】
分子動力学計算システムは、分子動力学の計算結果を一定のタイミングで取得し、予め登録されている検証方法の手順の内容に従って、状態を検証し、異常を検出した場合はそれをユーザに通知し、異常の内容に応じて対処方法のリストの選択画面を表示し、ユーザに対処方法を選択させ、選択された内容に応じて、パラメータを変更し、計算を開始する。また、検証方法に存在しないエラーとユーザが判断した場合は、自分で処理を行うと共に、対処方法のＤＢに登録する。
【実施例１】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施例１における分子動力学計算システムについて説明する。図１を参照すると、本発明の実施例１における分子動力学計算システムは、分子動力学計算部１と、分子動力学計算部１の実行を制御する計算制御部２と、分子動力学計算部の計算結果を取得して検証する計算結果検証部３と、計算結果検証部３で異常を検出したときの処理を行う対処方法処理部４と、情報を記憶する記憶装置５とを含む。分子動力学計算システムはパーソナルコンピュータ等によって実現可能であり、分子動力学計算部１〜対処方法処理部４はそれぞれコンピュータプログラムのモジュールによって実現可能である。 
【００１７】
計算結果検証部３は、検証手順設定部３１と、取得した計算結果を検証手順設定部で設定した手順内容にそって検証する検証手順実施部３２と、既存の手順の変更や、データベースにない手順の追加を行う検証手順登録部３３とを備えている。 
【００１８】
対処方法処理部４は、検証手順実施部３２で異常を検出したときに検出内容に応じて対処方法のリストを表示する対処方法選択部４１と、対処方法選択部４１で選択した手順を実施する対処方法実施部４２と、既存の手順の変更や、データベースにない手順の追加を行う対処方法登録部４３とを備えている。 
【００１９】
記憶装置５は、計算結果を検証する手順を蓄積した検証手順ＤＢ５１と、計算結果検証部３で異常を検出したときの処理を検出内容に応じて優先順位付けした対処方法ＤＢ５２とを備えている。対処方法ＤＢ５２は、複数の対処方法リスト候補を複数の異常の種類候補にそれぞれ対応づけて格納する。各々の対処方法リスト候補は、計算結果に異常があったとき、その異常に対処するための少なくとも１つの対処方法を項目とするリストである。
【００２０】
次に、図１、図２Ａ、図２Ｂを参照して本実施例の動作について詳細に説明する。 計算開始時に、初期値設定部Ａ１は、ユーザが入力装置に対して行う入力操作に応答して、分子動力学計算部１から計算結果を取得する時間間隔（シミュレーション内時間の時間間隔）と検証手段を設定する(図２ＡのステップＡ１１およびＡ１２)。検証手段の設定においては、検証手段設定部３１は、ユーザにより入力装置を介して指定された検証内容を検証するための検証手順が検証手順ＤＢ５１に登録されているか調査する。
【００２１】
指定された検証内容に対応する検証手段が検証手順ＤＢ５１に登録されていた場合、登録されている場合はその検証手順を抽出する。抽出された検証手段が複数である場合は、検証手段設定部３１は、複数の検証手段のそれぞれに対して検証手順ＤＢ５１に登録されている優先順位を共に抽出する。また、検証手順の中で値の指定が必要である事を示す情報が検証手順ＤＢ５１に登録されている項目が抽出された場合、検証手段設定部３１はユーザに対して値の指定を促す表示を行い、入力装置からその値を収集して設定する。
【００２２】
指定された検証内容に対応する検証手段が検証手順ＤＢ５１に登録されていなかった場合、検証手段登録部３３はユーザに適当な検証手段候補が無いことを示す表示を行う。そしてユーザからの入力を受け付けることにより、既存の検証内容が修正され、又は新規な検証手順が検証手順ＤＢ５１に追加される（図２ＢのステップＡ１２１からＡ１２３）。 
【００２３】
検証手順実施部３２は、計算を開始後(図２ＡのステップＡ２１)、Ａ１１で指定された時間間隔で、分子動力学計算部１から計算結果を取得する(Ａ２２)。計算が終了していない場合は、検証手順実施部３２は、Ａ１２で設定した１つ以上の検証手順に基づいてＡ２２で取得した計算結果を検証する。 
【００２４】
検証手順実施部３２は、検証手順に基づいて異常が検出された場合、異常発生を分子動力学計算部１に通知する。分子動力学計算部１は計算を停止する。検証手順には、検証の結果として検出される異常の種類を特定する識別子が記録されている。検証手順実施部２３は、異常が検出されるとその異常の種類を特定する識別子を対処方法選択部４１に通知する。
【００２５】
対処方法選択部４１は、通知された識別子によって示される異常の種類を検索キーとして対処方法ＤＢ５２を検索し、異常の種類に応じた手順があった場合は、その少なくとも１つの手順（対処方法を示す）のリストを出力する(ステップＡ２３からＡ４１)。正確には、対処方法選択部４１は、計算結果が異常であると判定された場合、対処方法ＤＢ５２において複数の対処方法リスト候補のうち異常の種類を示す情報と一致する複数の異常の種類候補に対応する項目を抽出して、対処方法リストとして出力する。
【００２６】
ユーザは、出力された対処方法リストを参照して、いずれかの対処方法を選択して、その対処方法に従った入力操作を行うことにより、計算内容を修正する。分子動力学計算部１は、修正された計算内容に基づいて、計算を再開する(Ａ４２およびＡ４４)。
【００２７】
対処方法選択部４１が対処方法ＤＢ５２を検索し、異常の種類に応じた手順が存在しなかった場合、対処方法登録部４３は、ユーザに対して適切な対処方法が登録されていないことを示す表示を出力する。ユーザは、対処方法登録部４３によって指定された手順に従って入力操作を行い、既存の対処方法の修正を行い、又は新規な対処方法を追加することで対処方法のリストを更新する。更新は対処方法ＤＢ５２に反映される。ユーザは新規な対処方法を追加する際、関連する検出内容およびその対処方法の中での優先準位を設定して対処方法ＤＢ５２に登録する。
【００２８】
次に、具体例を用いて本実施例の動作を説明する。図３には、次の３種の検証手順が示されている。
（１）エネルギー一定計算においてエネルギー値が１０％以上上昇している
（２）指定した２座標間の距離が初期値から５Å離れている
（３）初期座標からの座標変位率が３０％以上である
分子動力学計算部１の計算の途中結果について、このような条件が成り立っているか否かを検証するためのアルゴリズムを有するプログラム、数式等が検証手順ＤＢ５１に格納されている。
【００２９】
ユーザは、検証手順設定部３１に指定される手順に従って入力操作を行い、３つの手順（検証内容）を（１）から（３）の優先準位で設定する。検証手順例（２）のように座標の指定や距離の閾値を設定する必要があるものについては、ユーザは検証手順設定部３１が表示する入力を促す表示画面に従って座標名や数値を設定する。 
【００３０】
検証手順実施部３２は、分子動力学計算部から取得したあるタイミングの計算の結果において、検証手順例の（１）で閾値を超えたと判定した場合、異常を示す情報とその異常が（１）に関する異常であるという異常の種類を示す情報とを生成する。異常を示す情報が生成されると、計算制御部２は分子動力学計算部１の計算を停止する。そして対処方法選択部４１は、図3の対処方法例に示す内容をリスト表示する（図２ＡのステップＡ４３）。ユーザは入力操作を行って、リストに含まれる少なくとも１つの対処方法候補からいずれかの対処方法を選択する。例えばユーザが（２）を選択した場合は、対処方法実施部４２はその選択を分子動力学計算部１に通知する。分子動力学計算部１は、計算のパラメータをエネルギー極小化の計算内容に変更し、計算を再実行する（図２ＡのステップＡ４１とＡ４４）。 
【００３１】
計算再開後、検証手順実施部３１が再度、検証手順の（１）で閾値を超えたと判定した場合、対処方法選択部４１は、同様の対処方法を表示する。ここで、ユーザがリストに存在しない圧力一定の計算を行いたい場合は、対処方法登録部４３が指定する手順に従って対処方法手順ＤＢに対処方法を登録すると共に、計算の内容で圧一定のパラメータに変更する。分子動力学計算部１は、この入力データに基づいて計算を再実行する（図２ＡのステップＡ４２、Ａ４３、Ａ４４）。
【００３２】
このような分子動力学計算システムによれば、計算結果異常の場合に対処方法手順リストから対処方法を選択することで、異常な計算を改善することができる。その理由は、異常な結果に依存した対処のリストが表示されるため、効率的な対処が可能だということである。さらに、このような分子動力学計算システムによれば、対処方法のＤＢを更新していくことで、異常な結果のときの対処情報が構築されていき、それぞれの計算にあった情報が蓄積できる。
【実施例２】
【００３３】
次に、本発明の実施例２の構成について図を参照して詳細に説明する。図４を参照すると、本発明の実施例２の構成は、図１に示された実施例１の全ての構成要素とモニタ部６とを有する。モニタ部６は、エネルギー、根平均二乗変位（ＲＭＳＤ）、特定座標間の距離などをグラフで表示するグラフ表示部６１と、分子動力学計算部１から取得した計算結果の座標を３次元の分子構造で表示する３次元分子構造表示部６２とを備えている。本実施例は、逐次計算結果の推移を確認しながら、視覚的に判断して、計算の継続・停止を行えるという効果がある。
【００３４】
本実施例の動作を図面を参照して詳細に説明する。
本実施例の動作は、図２Ａの実施例１の動作を示す流れ図の計算結果検証部３から計算制御部：計算実行の停止（ステップＡ３２からＡ２３）を図５に変えた部分についてのみ説明する。それ以外の説明は省略する。
【００３５】
図５において、分子動力学計算システムのモニタ部６は、分子動力学計算部１から逐次取得する計算結果を可視化する（ステップＡ５）。結果の推移を確認することで、実施例１と同様の計算結果検証部３における検証手順に加えて、ユーザが計算を継続するか停止するかを判断することができる。本実施例の分子動力学計算システムにおいては、このユーザの判断に基づく処理を受け付ける機能が追加されている。（Ａ５１）。また、実施例１では、計算結果検証部３は初期設定以外は変更できなかったが、実施例２においては、逐次状況を把握することで、検証部分を変更する処理が追加されている（Ａ５３、Ａ５４）。モニタ部6において、エネルギーの計算結果の推移を表示した例が図６である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１における分子動力学計算システムの構成を示す。
【図２Ａ】実施例１における分子動力学計算システムの動作を示す。
【図２Ｂ】実施例１における分子動力学計算システムの動作を示す。
【図３】検証手順と対処方法の例を示す。
【図４】実施例２における分子動力学計算システムの構成を示す。
【図５】実施例２における分子動力学計算システムの動作を示す。
【図６】エネルギーの計算結果の推移の表示の一例である。
【符号の説明】
【００３７】
１  分子動力学計算部
２  計算制御部
３  計算結果検証部
４  対処方法処理部
５  記憶装置
６  モニタ部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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