21、计算机模拟的技巧与组织策略

计算机模拟的技巧与组织策略

1. 模拟中的一些技巧

在高温流体模拟中，需要一定时间来达到平衡。黄金法则是在模拟进行过程中仔细检查前面提到的参数，在平衡阶段结束时，这些参数应明显达到预期的极限行为。在分子动力学（MD）模拟中，还值得检查分子系统的动能温度的合理分配（即转动温度 $T_{rot}$ 等于平动温度 $T_{trans}$），并且动能温度应等于构型温度（根据公式 (2.56)），不过要记住这些瞬时值会有显著的波动。在平衡期结束后，将系综平均的累加器重置为零，模拟的生产阶段便开始了。

2. 模拟的组织

计算机模拟程序通常需要大量的中央处理器（CPU）时间，并且会产生大量的数据。在开始时，往往不清楚模拟需要进行多长时间才能以足够的统计精度得到期望的结果。因此，模拟程序应设计得能够轻松重启或继续运行。重启功能可以将整个模拟拆分成可管理的计算时间段。在遇到意外的计算机故障（如数据存储满）时，程序可以以最小的资源损失重新启动。甚至可以使模拟实现自动启动，从而无需人工干预，以一系列小任务的形式运行。具体的任务组织细节显然取决于所使用的特定计算机。

2.1 输入/输出与文件处理

理想情况下，用户对文件的操作应尽量减少。通常，编写脚本有助于一次性设置多个模拟，并在之后运行分析程序。Python 是常用的选择，其他可选的语言包括 Perl、Tcl 以及像 bash 这样的 shell。采用合理的、通常是分层的目录和文件结构会使整个操作更加容易。将与特定运行相关的所有文件（包括输入和输出文件）放在同一个目录下是个不错的做法，这样可以避免忘记生成大量数据集时所使用的参数的尴尬情况。

模拟的重要特征仅由少数几个参数定义，如运行长