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新手写MD程序的一点心得体会心得体会, 程序本帖最后由 chenys 于
08:12 编辑
前段时间开始着手自己编MD程序，就写点心得体会吧。呃，首先是我的启蒙帖，非常感谢cuiloveyang版主！
宏观的SI单位制不适用于原子尺度的MD，所以选择一套单位很重要，因为我对Gromacs比较熟悉所以就直接采用了它的单位体系，即以nm，ps，kJ/mol，bar等为基础的一套单位。这套单位的好处在于计算加速度时不用乘以额外的常数，力的单位kJ mol^-1 nm^-1，质量单位是原子单位制（即碳12原子的1/12质量），加速度单位nm ps^-2，量纲刚好满足a=f/m。唯一需要注意的就是压力换算的常数，1 bar = 1/16.6054 kJ mol^-1 nm^-3，以及计算库仑力的常数f = 138.9354859 kJ mol^-1 nm e^-2。
2。程序语言
最开始我用fortran，因为用得比较多，后来发现用c语言算起来更快一些就把程序改成了c语言，刚开始的时候犯了很傻的错误就是数组越界，orz。如果不局限于科学计算的话，我觉得c/c++的应用范围更广，所以也希望借着写MD程序来学一点c的知识和技巧。
3。体系自由度
对于三维的MD体系，自由度N_free = 3 * N - N_c - N_COM，其中N是原子个数，N_c是constraints的数目，N_COM是质心自由度，周期性体系N_COM=3，真空中（非周期性）N_COM=6。N_free出现在计算温度的公式里，当然它会影响thermostat，同时也会影响与thermostat相耦合的barostat。
同时在MD的每一步要消除质心的平动，如果是真空体系还要消除质心转动。这部分代码我参考了Tinker源码，消除平动很容易了，而消除转动的代码要复杂一些，我基本照抄过来，未求甚解，惭愧。
4。积分算法和constraint算法
我采用了velocity Verlet积分算法，暂时没有尝试其它算法。与velocity Verlet积分算法相对应的就是RATTLE constraint算法了。RATTLE分为两步，第一步是在t+0.5dt的时候（dt为步长）实施SHAKE算法调整原子坐标和速度，第二步是在t+dt的时候用RATTLE算法调整速度。源码参考Tinker。
5。力和能量的计算
短程力和能量的计算参考Computer simulations of liquids的随书程序，很简单。长程库仑力的计算我采用了Wolf算法，这个算法非常简洁而且有效，cuiloveyang版主做过详细介绍。传统的Ewald和PME算法我大概知道其原理但是数学不过关所以自己编不起来，orz。
6。热浴和控压
传统Nose-Hoover算法。这部分我主要参考了DL_POLY 3的源码，其描述为“velocity Verlet with Nose-Hoover thermostat and barostat (isotropic pressure control) (symplectic)”，参考文献Mol. Phys., 1996, Vol. 87 (5), p. 1117。这里的控压算法大概是Anderson？
参考文献里有一个Nose-Hoover chain的概念，通俗的讲大概可以理解为“热浴的热浴”，Tinker的热浴源码采用了数目为2的Nose-Hoover chain。
7。邻位算法
对于大体系，需要采用Verlet list或者linked-cell list等算法来加速计算。Verlet list算法因为每隔十步左右就需要更新列表，而更新列表的计算量为O(N*N)，感觉效率不够高，我就直接采用了linked-cell list算法。源码参考Computer simulations of liquids的随书程序。
使用cuiloveyang版主推荐的openmp。一顿折腾之后才明白并行不是简单的cpu越多越快，而是整个程序的数据处理方式都要有很大改变，要消除数据之间的依赖性。还有个很尴尬的问题是经常碰到并行后反而比串行更慢的情况。我自己改了很多次代码之后终于实现了并行计算力和能量，但是我不知道是如何成功的，因为之前都是并行以后反而更慢，改着改着忽然变快了，我也很orz。现在的并行效率还比较可怜，还需要继续摸索，不过openmp真的很方便，对于shared memory计算机（也就是个人机或小型工作站？）来说是不二选择。
自己写MD程序的一点心得体会，现在能够做rigid SPC/E水的NPT，尚本文来源于分子模拟论坛 ，原文链接：
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编写程序,计算s=a+aa+aaa+aaaa+……+aa……aaa的值,其中a≤9,要求输入a和想加的数的个数
淡然的草G694
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input a,ni=0 m=0 s=0DOb=10^im=a*b+ms=s+mi=i+1LOOP UNTIL i>=nprint send童鞋你不会是八中的吧.同一天同一道题.求班级,我就只给你一种解法吧
呃，不是8中
求采纳，话说我们学校刚好你那天发的卷子，有这道题
呵呵，好吧，就给你采纳，我今天早上就会了
。。。虽然老师还没讲，但我可是好不容易才想出来的，老师还要多种方法解答，我只想出三种啊！不过恭喜你会做了！
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你可能喜欢北漂程序员边城的幸福生活 - 文章 - 伯乐在线
& 北漂程序员边城的幸福生活
赵边城是我的发小，我们上了同样的小学和中学，又同时来到北京。
赵边城毕业后先后加入了BAT这种重量级别的互联网公司。
赵边城从十五年前，就开始写软件了。为了一个女人。
春节同学聚会相遇，相约同行回京，一路瞎扯，绿水青山不再，少年壮志未酬。
一、火车票
“把机票退了吧，明天和我一起坐火车回北京去！”
边城坐在沙发角上，眨眨眼殷切地望着我。KTV里中学同学聚会刚散去，满地的烟头和果壳，桌上杯盘狼藉。
“别纠结了，就我们俩回北京，都多少年了，再一起坐次火车嘛！”
“我来帮你买车票，你赶紧退机票，整体还能便宜点。火车多费不了几个钟头的。我跟你讲，到了首都机场，排队等出租都得排上两个多钟头……快点快点，给你用下我做的软件，抢车票好方便的说……”
我还在犹豫，边城就已经麻利地从他的双肩背里掏出笔记本，用iPhone大方地开了个热点，他打开总挂在嘴边的抢票软件，要动真格买车票了。
“今天买明天去北京的车票，买不到的吧，返程高峰，早卖光了吧？”
“你讲的对，的确不好抢，概率很小的，不过我做的这个抢票软件会一直持续刷退票的，正好碰下运气嘛，如果抢到了，就是天注定的，要是实在抢不到，你再坐你的飞机去。”
听上去有道理。我也就随他。一如既往，边城还是这么爱聊天，爱坐车，爱看风景。
上次和边城一起坐火车，还是大学二年级的暑假一起回北京。再之前，就是从高一到高三的每一个寒暑假，我都和他一起坐汽车或坐船，往返于凤凰的小镇和长沙之间。
我和边城从小就混在一起，初中一起考进县重点，高中一起考进省重点。高考又一起考到北京。我学了金融，他学了计算机，毕业后我去了一家券商，他进了一家 大互联网公司，我们都跳过一次槽，也都还算是在北京生存下来了。但我们很多其他同学却没有那么幸运，要么被帝都的压力遣送回了老家，或者去了别的省市；要 么是出了国的被帝都吓得不敢回国。如果能和边城这样从小光屁股玩大的老基友再坐一回火车，从故乡一路去往奋斗的城市，这样的旅途，还真是坐一次少一次。
正当我纠结的天平开始往火车票上倾斜的时候，只听边城大笑一声“抢到了！硬卧！”
二、T202：从长沙到北京
别人的小餐桌上摆满了零食和饮料。我面前的小餐桌上，摆满了边城的电子设备。
两个大容量的充电宝，各插着一个iPhone，一个小米，一个iPad。我问他随身带这么多设备干嘛，他只坏笑说“看片方便”，随后又埋头在他的办公笔记本上一通乱敲，一本《Windows驱动开发技术详解》摊开放在各种充电线的中间。
我有些不耐烦，窗外如水墨画般的雪景飞快地流逝而过，“不看风景不讲话，你坐火车是为了哪样嘛？”退了机票的我，心里只揣有重温少年时光的预期，虽然窗外也不时闪过高楼林立，工地荒漠，大不如从前的水乡温婉。
“我在看技术”，边城很抱歉地抬起头看着我，他也觉得不妥，“我们那个工作压力大得很，一不留神就会被同行搞，优化我们啦，卸载我们啦，我们辛辛苦苦做出来的软件，才不要被那个流氓搞来搞去的，所以我们要在驱动这里下的功夫要是很大的……”边城指指桌上摊开的厚书。
“你个苦逼码农！”
边城的爸妈都搞文艺，热爱凤凰古城的老家，又爱极沈从文，于是给儿子起名“赵边城”，寄托了无限的文学渴望，结果这小子并不从文，却死心塌地学了计算机，当了个码农，也好，赵边城可以一辈子编程了。
“当年你还用文曲星里的VB编了一个打飞机的小游戏去追人家小敏，人家鸟你了么？现在小敏都要嫁入豪门了，你呢，是打算继续用微信打飞机呢，还是自家打 自家的飞机哟？” 我一边奚落他，一边切到微信上的打飞机，打算一同消磨这既没有碧水青山，也没有少年壮志的铁路时光。
边城却挺直了身子，合上了笔记本。
我立刻知道自己说错话了，这次同学聚会，小敏没有来，同学们都证实了她跟一个大她17岁的矿厂老板回老家过春节的消息。
“不止是打飞机呢，这次我做的这个抢票工具，其实也是为她做的。”边城突然很忧伤。
“去年十一放假的时候小敏突然在qq上跟我聊天说想去云南玩，但没买到车票，我听了以后十一也都没有出去，就在我们公司自己的软件上写了一个快速买火车 票的小工具，想要送给她的。后来才知道自己傻了，她十一去不了云南，我可以请她来北京玩嘛，说不定也就成了，就轮不上那个挖矿的老头了……”
“呃……那么她用了你的软件了吗？”我满脸都是黑线。
“我是发给她了的，但她当时并没有理我，今年春运前才收到她的一条消息说是用我的软件帮她妈买到一张去厦门过年的火车票，所以那个老头子应该是在厦门做生意哦？”
“所以你为小敏写了一个抢票的工具，然后被你们老板看上了，然后当成公司产品推出去了是吧？”
“是的嘛，也算没白做吧，上百万人用了呢，还给你抢到了票，还是很好用的嘛……”
赵边城，十五年来，致力用原创软件追女生。他从高一开始追小敏，小敏是我们校花，边城却只知道编程，不懂收拾自己也不懂耍酷，小敏哪里看得上。但边城真 没少为小敏写软件。边城听说小敏信星座，在读本科那会儿还没有智能手机，边城就在PC上写了个爬虫，每天去新浪搜狐各种门户网站上爬星座运程，又写了个自 然语言处理的脚本去筛选信息，把但凡有利于双鱼座(边城的星座)和射手座(小敏的星座)配对的信息统统抽取出来，打包成一个exe，发给了小敏的邮箱。后 来据说小敏玩了几天就没兴趣了，后来小敏莫名其妙装了个360杀毒，把这个exe当病毒给删掉了。边城发现以后一边大骂360流氓，一边把这个爬虫改吧改 吧，改成每天去网上爬取各种含有诸如“女教师”、“护士”、“草莓牛奶” 和“小泽玛莉亚”等关键词的网页和视频文件，再发到他自己的邮箱里。
后来边城本科毕业，一边读硕士一边继续追小敏，小敏却只一直把他当成个修电脑的和修手机的小能手，以及屡次情场失意后她的倾诉对象。只要小敏挂在qq 上，边城就会时刻不离qq。小敏一有死机蓝屏，边城就会远程帮她修好。据说边城还为小敏写过一个类似超级兔子的优化电脑的小软件，专门找了学校打印店里搞 数码冲印的小伙计设计了一个粉红色的桃心做桌面图标。边城还喜欢给小敏买电子产品，他写软件赚的外快和奖学金，统统都用来给小敏买手机和MP3、MP4 了，从Nokia的N90一直送到E71，但当边城打算送出一款三星Galaxy I9000的时候，小敏就不再收了，说是到了该正经考虑人生大事的年龄，而边城在北京没房没车，这种关系是断然正经不了的。于是边城在受刺激之下，再三登 门找我请教了些金融证券知识，旋即又写了一个预测大盘和个股走向的软件，模拟了几个月后，他已经把算法调整得相当精准。可他没料到等他正式入市下水的当 月，大盘一下就跌到了2000点以下，差点血本无归。边城一边大骂证券业，一边又把这个算法继续改吧改吧，改成了预测北京各大片区和各大小区的房价走势的 程序。结果房价在他的预测下一路飙涨，他眼看形势不对，再不下手小敏就彻底追不到了，于是火速又在软件上加了个检索功能，20万卖给了一家房产中介，再在 这家中介的介绍下，前年总算凑齐首付，贷下一套五环外的小两居。
房子买到了，小敏还是没有追到。
四、边城相亲
“你这么爱写软件，是追不到妹子的。少写点代码，多打整打整自己，多出去玩儿，出去混！” 我为边城默哀。
列车在边城的惨痛诉说中，已然行驶到了武昌，窗外开始飘起了雪花。
“其实我们搞IT的并不比你们搞金融的差多少，你们虽然挣得多，花的也多。你们天天西装笔挺皮鞋油亮，在国贸那种地方上班吃个午饭都要好几十，那么晚下 班了还要陪客户去KTV去夜店。我们在食堂10块钱就能丰盛又营养，最多买点最新的智能设备什么的，除此之外就没什么开销了，说起来还是现在的女人不懂过 日子。”
边城情场失意，却也戳到了我的痛点。虽然我和女友感情稳定多年，但我们的消费日益看涨，工作五年都没什么积蓄，买房全靠的啃 老，不像边城，70万首付自己全掏，工作四年居然净攒50万，软件又卖出20万。我们吃的穿的虽说高档，却把我包装出一副中年人的形象。每次和边城约吃 饭，我像小老板，他则像个在校大学生，花格衬衫牛仔裤板鞋外加公司发的背包，黑框眼镜一戴，头发不抹发蜡也照样根根上指，时间就像定格了一样。其实边城还 比我大半岁，吃饭却总抢着买单，让我这个小老板挺没面子的。
“你们IT圈里，就没有你看得上的妹子么？何必总念念不忘小敏……”我宁可继续戳他的痛点。
“有是有，那些做产品，做市场的，妹子是有，但码农更多，我写个软件都成份内事了，妹子们不稀罕，写个抢票工具，还被老板充公了。算了，兔子不吃窝边草。” 边城打起了呵欠。互联网界僧多粥少，闷骚低调的边城确实没什么优势。
“那你父母逼你相亲么？”
“相啊！年年春节都被折腾！这个春节相了三个！一个我看不上，两个看不上我！”
如此战况，边城居然还很得意。他把双腿从床铺上挪到地面，炫耀般地藐视着我，一副如数家珍的架势。
“我没看上的那个，其实长得还不错，白白嫩嫩的，有脸有胸。但完全没有共同语言。是个公务员，在一个什么什么编译局里做文员，太清闲了，八点上班，四点 下班，上班就跟大妈大爷们聊闲天，闲得她天天看韩剧，一说到韩剧就很兴奋，我一说到别的她就变得呆萌呆萌了。我实在想不明白年轻人为什么会去这种浪费生命 的地方上班。就图个稳定吗？时间多了学做菜也好嘛，她就只看韩剧了！对了，你知不知道长腿欧巴是什么意思啊？”
“不过，像她这种脑残小 女生也不是一无是处啊，韩剧看多了的人还是会学的很善良的，路上看到乞丐都会蹲下来去给钱，然后幻想出一整套这个人是怎么从富商的儿子为情所困最后沦为街 边乞丐还得了绝症的故事来说给我听……我实在听不下去了，我就采访她：问她用什么牌子的电脑啊，电脑上装了些什么软件啊，平时都喜欢在哪里看书啊，手机上 都喜欢玩什么小游戏啊，看韩剧的时候都去哪里找片源怎么下载啊，电脑坏了断网了该怎么办啊……”
“你对人家都不感兴趣问那么多geek的问题干什么？” 我觉得很虐心，忍不住打断他。
边城嘿嘿一笑，说，这叫用户调研！我写了这么多年软件，都没追上小敏，用你的话说，就是不懂女人。
“我在互联网公司，天天都跟产品经理吵架，产品经理也说我不懂女人！然后产品经理们就拿出一堆用户画像、用户访谈来忽悠我，说女性用户是怎么怎么样的， 五线城市的小市民是怎么怎么样的，不懂技术的小白是怎么怎么样的，所以这个软件要这么设计，不能那么设计。我就是个死开发，嘴又笨，最后还不都得按产品经 理的要求来写软件？我写的那个抢票软件被老板充公以后，产品经理在上面又动了好多刀子才上线的，说是要按他们的方案才更好用……”
“这个哈韩的妹子，就是个非常典型的小白，脑残小白，我就顺便看看她这种人究竟是怎么样的。”
“那两个看不上我的女对象，我也都问了她们相同的问题，反正相亲也是被迫，不如套点第一手资料出来，回去好和产品经理吵架。”
我大笑，活该你赵边城一辈子编程，和妹子约会都在想着怎么写软件，你这么爱编程，你老板知道么？
“那两个女的，一个是马里兰大学新闻系毕业回来的海归，还没找到工作，但拽得屌炸天啊；还有一个她老爸是长沙一个银行的行长，也是公主病，都是富二代， 我可hold不住。和行长的女儿出去见面的时候，她家的司机开车带我们去了沱江镇里玩儿，她就一直摆各种pose要拿她家的大单反让我给她拍照片，还各种 嫌弃我给她选的角度不对，她要侧脸45度大眼睛剪刀手嘟嘴卖萌的那种……算了，我真心欣赏不来。好在我还拍了好几张相当不错的风景照，我觉得都可以给我们 设计师用作我们软件的皮肤素材了，哈哈！”
边城把他云盘里存的几张看起来还确实不错的沱江风景照塞到我的眼前。
“反 正这三个女人都不对路子，在老家相亲本来就是浪费时间的事情，我又不想回长沙，让这些宝贝女儿去北京受苦，人家也不愿意。唯一的收获就是这帮人用手机用电 脑用网络的习惯我都算是摸清楚了，对我干这行的还是很有用的。比如那个哈韩的小白，电脑和手机全是韩国牌子，一直跟我洗脑说三星和LG都比苹果好，还特别 喜欢换壁纸，每天换些男不男女不女的韩星照片，粉嘟嘟一闪一闪的动态图，可耗内存了。她还有一个可以迅速把任何语言翻译成韩文并发送到朋友圈的app。我 看她玩的游戏、用的软件都是不用动脑子的，哪里按钮大点哪里，结果手机和电脑上装满了360的软件，她还都不知道怎么装上的。屏幕右下角一大排播放器，我 说帮你删几个吧，她还都不同意，说是用来看不同片源的电视剧的。电脑都慢的要死了……”
“那个海归就高大上得多了，只用iMac和 iPhone，什么别的app都没有，全是看新闻的，什么BBC, NBC, ABC, CNN，还有各种杂志和电台的app，她只看正规新闻，从不看花边八卦小道消息，一点都不接地气，这种人的电脑还真是中不了病毒，不过你说这种人回国来干 嘛呢？”
“行长女儿有三个手机，一大一小两个iPad，两台电脑，一台iMac一台Windows，和我吃饭的时候她一直心不在焉手忙 脚乱，抢红包、发朋友圈、抢红包、发微博……我看她每天最头疼的事情就是怎么把她拍的那些萌照在这么多设备之间同步，以及慌慌张张地注销了这台的微信再登 那台的微信。我随手送了她一个200G的云盘，她就高兴的跟什么似的。”
边城并不细说姑娘们的身材长相，倒是唾沫横飞地说了老半天的姑娘们的设备。火车在暮色中又驶入一个大站，中原大地雾雪苍茫，车窗上一层细密的水珠。我说哥们儿你歇会儿，咱们也下去接点儿地气吧。
五、北京，北京
边城问推车小贩买了一只叫化鸡，几根火腿肠，两杯冲兑的奶茶。热水收费1块钱，边城说，那我不要你的热水，我上车再冲热水。
边城哆哆嗦嗦地说，要是当年我也多观察观察小敏，也知道小敏究竟是个什么样的女生，想要什么样的东西，我写的软件肯定能对她的口味，用我们那个产品经理的话说，就叫“击中她的G点！”。
我说啊呸，她要的才不是你的软件，是不用劳心劳力就能坐拥财富的舒服日子。你的软件做得多帖心，她都不会跟你走的。
边城摇摇头说，还是我的功力不够。今年相亲的这三个女生，要说看不上我，那也是我懒得费劲。要不然，我写一个能看所有片源的韩剧还能加速系统和网络的万 能播放器给那个哈韩的妹子，写一个可聚类可收藏可离线阅读的新闻精选app给海归妹子，再写一个摇一摇就能同步照片还能支持多终端登录微博和微信发照片的 app给那萌妹子，她们还能不动心吗？再不动心，我就把软件卖了，卖个几十万，买车买衣服买化妆品送给她们，她们还能不动心吗？
火车发出长长的汽笛，残阳终于被浓雾吞噬。我说我们上车吧，天一亮，我们就到北京了。
我们回到车厢里，边城在布满小水珠的车窗上，画了一个“：) ”的小笑脸。他说，这是程序员向这个world说hello的方式。
我问边城，我们今年就都满30岁了。你要是还一直都相不中对象，你怎么办？
睡意袭来的边城打了个呵欠，说，我有两个选择：一是出国深造，做系统安全界的翘楚，国外也不会有那么多聒噪的人来逼婚的。二是创业开公司，专门写各种贴心实用的小软件，给妹子们用，总有一个妹子，会看上我写的软件的。
赵边城睡了。
凤凰小城已在千里之外，《边城》里的那个翠翠，也早已长大。翠翠学会了上网，认识了外面的世界，很精彩，也很无奈。翠翠想要的不再只是一个爱她的人，她 要看电视剧，要读新闻，要拍照片，要买火车票，要结交很多很多的朋友。翠翠的电脑会坏，她需要有人帮她修电脑。翠翠想要过安逸富有的生活，在一个不需要摆 渡也不需要奋斗的地方。
边城满足不了翠翠。
但边城还没放弃。他用自己写的软件买来的火车票，复又奔往他的城市——北京，北京。
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作者简介：晶晶姑娘，关注互联网人士，爱好写作，立志将身边互联网好玩的事儿和真实人物呈现给大家。
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