Comment utiliser l'image Apptainer NWChem

Pour plus d’informations sur les conteneurs Apptainer et leur utilisation, nous mettons à votre disposition une description d’Apptainer, un guide rapide sur comment utiliser Apptainer, sans oublier bien sûr la documentation officielle d’Apptainer.

Fichiers d’entrée

Pour illustrer les différentes commandes, un fichier d’entrée pour NWChem est disponible sous forme d’archive via ce lien. Ce fichier correspond à un tutoriel issu de la documentation officielle de NWChem.

Dans ce tutoriel, nous supposerons que le fichier d’entrée contenu dans cette archive se trouve dans le répertoire courant. Pour l’extraire :

tar -xzf nwchem-tutorial-inputs.tar.gz

Guide de démarrage rapide

Pour les plus impatients, voici comment lancer un calcul NWChem d’optimisation de géométrie avec Apptainer, dans le cas où le répertoire courant contient l’image nwchem.sif ainsi que tous les fichiers d’entrée nécessaires :

apptainer exec nwchem.sif nwchem nwchem.nw > output.txt

Utilisation détaillée du conteneur NWChem

Cette section explique comment utiliser l’image NWChem. Pour plus de détails sur les commandes Apptainer, veuillez consulter ce tutoriel.

Introduction

NWChem est un logiciel open-source parallélisé conçu pour exécuter des calculs sur des systèmes chimiques allant des petites molécules aux matériaux à l’état solide et aux macromolécules. Il offre une gamme complète de méthodes de calculs, notamment la mécanique quantique (ab initio, DFT), la dynamique moléculaire et les simulations multi-échelles.

L’exécutable principal de l’image se nomme nwchem.

Description de la simulation

Le fichier d’entrée nwchem.nw fourni dans le présent tutoriel est issu de la page d’introduction de la documentation du logiciel, il correspond à un exemple nommé Water Molecule Sample Input File. Comme décrit sur cette page, la simulation consiste à optimiser une molécule d’eau chargée positivement à l’aide de le théorie des perturbations de Møller-Plesset du second ordre (MP2), puis à calculer les fréquences propres pour la géométrie optimisée. Une optimisation de la géométrie par SCF est réalisée au préalable en utilisant une base peu coûteuse numériquement (STO-3G) pour initialiser la méthode MP2.

La documentation explique en détail les différentes directives utilisées dans le fichier d’entrée nwchem.nw. Voici un court résumé de ces descriptions :

• La directive start indique que cette simulation doit être lancée depuis son point de départ et non depuis un fichier restart déjà présent dans le répertoire courant,
• la directive charge définit la charge totale du système,
• la directive basis définit une base utilisée pour les optimisations,
• la directive task spécifie un calcul à mener, par exemple, la directive task mp2 optimize lance une optimisation MP2 avec une base préalablement définie.

Lancement d’une simulation

La commande suivante permet de lancer une simulation NWChem avec le conteneur nwchem.sif :

apptainer exec nwchem.sif nwchem nwchem.nw > output.txt

Par défaut, la simulation est lancée en parallèle sur autant de threads OpenMP que possible. Un nombre de threads différent noté N peut être spécifié avec la commande suivante :

apptainer exec --env "OMP_NUM_THREADS=<N>" nwchem.sif nwchem nwchem.nw > output.txt

Le mot-clé > output.txt à la fin de la commande permet de rediriger la sortie de la simulation vers un fichier texte nommé output.txt. Une fois la simulation terminée, ce fichier peut être lu comme n’importe quel fichier texte. Le fichier output.txt contient de nombreuses informations, comme la version et la licence du code, le nombre de threads utilisés pour la simulation, le temps d’exécution total, ainsi que diverses quantités calculées par le programme.

Pour aller plus loin

La page d’introduction et la documentation officielle contiennent de nombreux exemples qui présentent les différentes fonctionnalités du code. Les commandes présentées dans le présent tutoriel peuvent être facilement extrapolées pour lancer ces exemples.