分子模拟周刊：第 11 期|Jerkwin

2020-03-20 23:55:51

刊首语

Prejudice let you can’t accept me, pride let me can’t love you.

偏见让你无法接受我，傲慢让我无法爱你。

　　——简·奥斯汀《傲慢与偏见》

这些日子的情势, 让我想起了一部小说, 傲慢与偏见. 应该有很多人听说过这部小说, 但通读过的人可能就少多了. 我对这部小说也是只知其名. 我在很多地方都见过封面上的这四个字, 所以颇有印象, 但我从未翻开过这本小说, 连第一句都没有读过. 因为我知道这部小说的作者是女性, 而我也大致了解, 这部小说讲的是旧时代爱情婚姻的事, 属于爱情小说. 而我恰恰对这两点有腹诽, 所以我连翻开第一页都懒得翻开. 你看, 这就是我的傲慢与偏见. 傲慢让我看不起女性小说, 偏见让我不接受爱情小说.

子曰：不以言举人，不以人废言。

包咸注：“有言者，不必有德，故不可以言举人也。”

王肃注：“不可以无德而废善言。”

　　——《论语·卫灵公》

无论国家还是个人, 都有着自身的傲慢与偏见. 认识到这一点, 也难能可贵. 老夫子的话, 大抵也是有感而发吧. 确实, 我们不能因人废言, 也不能因言废人的, 当然也不能以人举言, 以言举人. 理想情况是, 人言合一, 有道德者有能力, 现实却远非如此, 所以我们只得暂时将这些分开. 至于具体如何取舍, 又如何把握, 那就是各自的傲慢与偏见了.

资源工具

1. Gromacs基于OPLS-AA力场的聚合物建模及模拟

常见人问起聚合物模拟的问题, 主要困难有两点, 建模与拓扑. 这篇文章给出了具体的解决方法, 可以参考.

我也曾开发过的两个在线工具, 可用于聚合物的建模与拓扑:

拼接分子的简单脚本: 根据单体构建任意聚合度的聚合物
GMXTOP：OPLSAA力场的GROMACS拓扑文件生成器: 生成任意分子的OPLS-AA拓扑文件

2. VMD矢量和矩阵操作

简单的分子坐标变换比较容易完成, 复杂点的就需要借助一些工具了. VMD的提供了很多矢量和矩阵操作, 可以用于完成复杂的分子坐标变换, 基本上你能想到的操作都可以实现. 我将VMD手册的这部分单独整理翻译了一下, 并给了个实例做说明.

3. Zeo++: 多孔材料孔洞分析

一个孔洞分析程序, 主要用于多孔材料的孔洞分析, 但我猜用于蛋白也没问题.

4. Unofficial Windows Binaries for Python Extension Packages

收集python的windows二进制包, 非常全, 虽然是非官方的. 我一般都是在这里下载需要的包.

论文采风

学艺术和建筑的, 经常要外出采风和写生. 做科研的也同样需要, 只不过换成了阅读文献和查看问题. 阅读别人的论文其实就是采风, 而尝试解决别人提出的问题, 就是写生了.

1. 扫描书页展平

这几天想把以前拍照的一些书籍转换成pdf以便于阅读. 由于以前只是简单地使用相机拍照, 没有采用任何措施, 所以拍出来的效果不好, 而且书页图像都是弯曲的, 因为拍照的时候很难让它们保持平直. 想了一下, 应该有方法对弯曲的书页照片进行展平处理. 这就是个图像处理问题了. 中文的资料不是很多, 但如果查找英文dewarp, 就能找到很多资料了. 因为这在图像OCR的处理中是个比较关键的步骤, 否则识别效果会很差.

综合看起来, 目前有两类实现方法: 基于文本行的方法和基于书页弯曲模型的方法. 这两种方法各有优缺点吧. 前者对文本可能校正得比较好, 但没法处理书页中的图像, 后者是整体方法, 但对某些文本可能不够好.

基于点云数据的扭曲文本图像倾斜校正方法
积厚文档扫描图像校正:中文文章, 熟悉术语
怎么把照片中弯曲部分通过编程或软件使它平铺？: 给了原理说明, 推荐了一些代码, 也有photoshop的操作说明.
书页展平和拼接，MATLAB: 学生作业, 给了matlab代码和示例
Page dewarping: python的实现, Hacker News有讨论
Dewarping pages: 文本行方法的原理说明
KingSoft WPS: document image dewarping based on TensorFlow: WPS的深度网络方法

如果真要考虑书页弯曲的模型, 可以参考下面的资料

目前可用的工具

photoshop: 手动调整
Scan Tailor: 有试验性的自动展平功能, 但我测试的效果不好. 手动调整的话, 效果好, 但太累了.
leption: 有自动展平功能, 测试了一下我拍照的书页, 识别有误, 也就没继续测试了.
bookchanger: 有手机app, 效果不错, 如果用它拍照, 就不用后处理了. 可我已经拍好了, 不想重拍了, 程序也没找到破解, 无法测试效果

总之, 一句话, 涉及到图像的处理, 计算机还没那智能.

2. 氢分子离子H2+的精确解

学过量子化学的都知道, 氢原子是可以精确求解的, 但知道氢分子离子H2+也可以精确求解的可能就少多了. 我以前也只是模糊地知道这个体系可以精确求解, 以为和氢原子一样可以得到解析表达式. 最近研读了一下论文才知道, 对这个体系, 精确求解的意思是变量可以分离, 但分离之后得到的两个微分方程目前还是没有解析解/封闭解的, 虽然可以得到任意精度的数值解.

这个问题已经有很长的历史了, 文献也非常多, 只列出重要的几篇吧.

The Application of the Quantum Mechanics to the Structure of the Hydrogen Molecule and Hydrogen Molecule-Ion and to Related Problems: Pauling 1928年的综述文章, 薛定谔方程才刚提出两年. 其中对H2+解析解的评论是: It is probable, in view of the vigor with which it is being attacked, that the problem will be solved completely before very long. 没想到, 快100年了, 这个解析解还是暂缺状态.
Exact solution of the restricted three-body Santilli-Shillady model of H2 molecule 非常长的一篇文章, 给出了近似解的表达式
New approach for the electronic energies of the hydrogen molecular ion 讨论了解的数学结构, 提出可能需要通过推广Lamber W函数来得到解析解.

问题写生

我是想算水分子在石墨烯片层纳米通道中的摩擦力，我算过粘度，想通过计算摩擦力更加直接的证明与水通量与摩擦力的关系, 或者说证明摩擦力是否会影响水分子在纳米通道运动的速率

可以算, 参考论文

http://ilm-perso.univ-lyon1.fr/~lbocquet/Langmuir-Falk-2012.pdf

http://ilm-perso.univ-lyon1.fr/~lbocquet/NanoLetters-Falk-2010.pdf

https://journals.aps.org/prx/pdf/10.1103/PhysRevX.7.041065

做法都是一样的, gmx, lammps都可以

摩擦系数有两种计算方法, 非平衡模拟, 平衡模拟, 类似于算粘度的方法. 具体需要算力的相关函数然后做积分. gmx traj可以抽取力, gmx analyze可以计算相关函数, 做积分, 就可以得到了

gromacs能做钙钛矿吗？有没有钙钛矿的参数

看看clayff、interface力场，interface可以和gromacs联用，clayff不太清楚

博前博后

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暂停吧, 现在这种时候不宜远行.

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