计算模拟软件

中科科英围绕AI计算、材料科学、药物的发现与开发、药品申报、生物信息以及化工工艺多种领域，为科研工作者提供深度学习训练、第一性原理计算、分子动力学模拟、计算生物信息学、计算流体力学、地震资料处理等科研方向软硬整体解决方案

一、量子化学计算软件：

（1）Gaussian：

Gaussian是一个功能强大的量子化学综合软件包。其可执行程序可在不同型号的大型计算机，超级计算机，工作站和个人计算机上运行，并相应有不同的版本。高斯功能：过渡态能量和结构、键和反应能量、分子轨道、原子电荷和电势、振动频率、红外和拉曼光谱、核磁性质、极化率和超极化率、热力学性质、反应路径，计算可以对体系的基态或激发态执行。可以预测周期体系的能量，结构和分子轨道。因此，Gaussian可以作为功能强大的工具，用于研究许多化学领域的课题，例如取代基的影响，化学反应机理，势能曲面和激发能等等。

（2）ORCA：

ORCA是一款对学术用户免费但不开源的量子化学程序，发展迅猛，流行程度越来越高，用户越来越多。

（3）Dmol3：

DMol是美国Accelrys公司研发的Cerius2和Materials Studio的量子化学模块之一，用于进行密度泛函计算，适合于用户研究化学，化工，医药，材料科学以及固体物理方面的问题。当前版本DMol3可以模拟气相、溶液，表面以及固体环境中的过程。Dmol3在Windows和Linux IA32系统中性能有3-4%提高。在所有平台上并行性能都有所提高。这使Dmol3成为世界上最快的从头计算代码之一。新增的Handy-Tozer功能使科学家能模拟氢键结合系统，获得准确的分子结构和热力学数据，这使得Dmol3成为制药业的一个很重要的工具。

（4）PCmodel：

图形界面程序，利用MOPAC进行半经验计算，并具有显示分子模型的功能。支持多种量化程序的输入格式。

（5）ADF：

包含多种尺度的计算化学方法与智能图形界面，在核物理、核工业、催化化学、无机化学、物理化学、材料化学、石化、OLED显示技术、电池、光谱等领域广泛应用。

（6）MOLCAS：

重点在于多组态量子化学计算，适用于研究电子结构不能用单组态合理描述的体系，如激发态、化学反应的过渡态、重元素（过渡金属、镧系、锕系等）。MOLCAS能在多组态级别进行相对论处理（标量相对论和自旋-轨道耦合），并提供专门为相对论计算设计的基组。MOLCAS可用于计算分子结构、键能、化学反应的能垒、激发能（包括自旋-轨道耦合）、振动分辨吸收光谱，以及各种分子特性等。MOLCAS可以用自洽反应场计算溶剂模型。新增加的QM/MM方法可用来计算大分子和分子簇，可以用半经验方法CNDO研究周期体系的能带。通过使用NEMO方法，MOLCAS还可以产生分子间作用力，用于MC/MD模拟。

（7）BOSS：

通用分子模拟系统，用于进行分子力学计算，Metropolis蒙特卡罗统计力学模拟，和半经验的AM1，PM3，PDDG/PM3量子力学计算。分子力学计算包括能量最小化，简正模式分析，和用OPLS力场进行构象搜索。蒙特卡罗统计可用于纯液体，溶液，团簇，和气相体系，典型的应用包括计算纯液体的特性，溶剂化的自由能，溶剂化对构象异构体相对能量的影响，溶剂化自由能沿反应路径上的变化，主体客体复合物成键的结构与相对自由能。用统计微绕理论方法计算能量，也可以使用量子力学方法计算能量。坐标文件为PDB或mol格式，易于传递和显示。BOSS可以扩展到12种常用溶剂和用户自定义溶剂的平衡盒子的设置。提供了超1000个常用的有机小分子和药物分子的输入文件。内含的脚本文件能够从PDB, mol2 或者mol文件中流畅的产生BOSS/MCPRO的输入文件。输出的分子结构包括PDB或 mol格式，能够非常容易的用标准图形显示程序展示，如XChemEdit, Rasmol, WebLab和Midas。

（8）DivCon：

线性标度半经验量子力学软件，通过“分而治之”的QM/MM方法，研究大生物分子和配体的分子间相互作用。

（9）GAMESS：

电子结构从头计算量子化学程序。可以从RHF，ROHF，UHF，GVB和MCSCF计算波函，其中一些使用CI和MP2修正。自恰场的解析梯度用于自动几何优化，过渡态寻找，跟踪反应路径。能量hessian的计算允许预测振动频率。可以计算大量的分子特性，从简单的偶极矩到含频率超级极化率。内部储存了大量基组和有效芯势，分子中可以包含到Ra的所有元素。几个图形程序用于显示最终结果。支持并行计算。

（10）PQS：

并行量化计算软件。闭壳层和开壳层SCF和DFT能量、梯度计算，包括几种初始波函猜测选项。所有流行的交换-相关泛函：HFS, SVWN, SVWN5, HFB, BVWN, BVWN5, BLYP, BPW91,OPTX, OVWN, OVWN5, OLYP, OPW91, B3LYP, B3PW91, O3LYP, WAH, USER, BP86,OP86, B3PW91, B97, B97-1, B97-2, HCTH,以及用户自定义的泛函。用上面所有方法进行灵活高效的几何优化，包括Baker的用于最小化和鞍点搜索的本征矢搜索算法，Pulay的GDIIS算法，使用的坐标有笛卡儿坐标，Z-矩阵，以及非定域的内坐标。全局结构限制，包括固定距离，平面弯曲，扭转以及平面外的弯曲。用上面所有方法计算二阶导数，包括计算振动频率，IR强度和热动力学分析。闭壳层Hartree-Fock和DFT波函的解析二阶导数（开壳层在开发中）。闭壳层HF和DFT波函的核磁屏蔽。单点MP2和双基MP2能量（解析梯度尚在开发）。势能面扫描，包括扫描和对所有其它变量进行优化。反应路径跟踪，使用Z-矩阵，笛卡儿，或者质量-权重笛卡尔。布居数分析，包括原子电荷，键级，以及原子化合价（包括开壳层的自由化合价）。Weinhold的NBO分析，包括自然布居和空间排列分析。初步的特性模块，包括电荷，自旋密度，核的电场梯度。极化率和极化率导数（对拉曼强度）。在几何优化，振动频率与核磁屏蔽中引入外场。高效的矢量化高斯积分包，允许使用高角动量基函数和普通的收缩基。使用阿贝尔点群对称性；可以对几何优化使用全部点群对称性（直到Ih）。完整的半经验包，用于开壳层（非限制）和闭壳层能量与梯度，包括MINDO/3，MNDO，AMI和PM3。对于最后一个，直到第四行的所有主族元素（除了稀有气体）以及锌和镉都已经实现了参数化。

（11）NBO(Natural Bond Orbital)：

自然键轨道分析软件。在量化软件Jaguar，Q-Chem，PQS，NWChem，GAMESS-US（含PC GAMESS）和Gaussian中都包含了此程序或接口。

（12）Q-Chem：

一款功能齐全的从头算量子化学程序包，全面支持从DFT/HF到各种高级的post-HF相关能计算方法，被广泛用于处理工业界、学术界和国家实验室的各类理论模拟研究，在理论化学、药物设计、材料科学、生物化学以及相关领域的教学和研究中发挥了极大作用。可以包括研究分子结构、化学反应、分子振动、电子光谱、NMR谱和溶剂化效应等。

（13）NWChem：

是运行在高性能并行超级计算机和通常工作站集群上的计算化学软件，可以用在大多数计算平台上。NWChem使用标准量子力学描述电子波函或密度，计算分子和周期性系统的特性，还可以进行经典分子动力学和自由能模拟。

（14）MOLPRO：

是国际上广泛使用的专业级电子结构量化计算软件。不同于其它的量子化学软件包，MOLPRO的重点是高精度计算，通过多参考CI，耦合簇和有关的方法，广泛处理电子相关问题。

（15）GridMol：

是一款设计为集分子建模、科学计算、分子信息可视化等为一体的一站式服务型计算化学软件系统。该系统服务器端通过网格中间件高效利用网格中的各种硬件、软件资源，浏览器端提供图形化的计算化学前、后处理功能。GridMol系统基于Java和Java 3D API设计实现，具有跨平台和网络运行的优点。

二、材料计算软件：

（1）Materials Studio：

Materials Studio是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC上的模拟软件。它可以帮助你解决当今化学、材料工业中的一系列重要问题。支持Windows 98、2000、NT、Unix以及Linux等多种操作平台的Materials Studio使化学及材料科学的研究者们能更方便地建立三维结构模型，并对各种晶体、无定型以及高分子材料的性质及相关过程进行深入的研究。Materials Studio软件采用灵活的Client-Server结构。其核心模块Visualizer运行于客户端PC，支持的操作系统包括Windows 98、2000、NT；计算模块（如Discover，Amorphous，Equilibria，DMol3，CASTEP等）运行于服务器端，支持的系统包括Windows2000、NT、SGIIRIX以及Red Hat Linux。浮动许可（Floating License）机制允许用户将计算作业提交到网络上的任何一台服务器上，并将结果返回到客户端进行分析，从而最大限度地利用了网络资源。

（2）VASP：

VASP是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。它是目前材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。

（3）CP2K：

CP2K是一个量子化学和固态物理软件包，可以从原子尺度模拟含固体，液体，分子，晶体和生物等体系的物理化学性能。CP2K为不同的建模方法提供了一个通用框架，如使用混合高斯波和平面波方法GPW和GAPW的DFT。支持的理论层次包括DFTB, LDA, GGA, MP2, RPA，半经验方法(AM1, PM3, PM6, RM1, MNDO，…)，和经典力场(AMBER，CHARMM，…)。CP2K可以模拟分子动力学、元动力学、蒙特卡罗、Ehrenfest 动力学、振动分析、核心层光谱学、能量最小化和过渡态优化，使用NEB或二聚体方法。

（4）Quantum ESPRESSO(QE)：

Quantum ESPRESSO基于密度泛函理论、平面波和赝势（范数守恒和超软）开发，是用于纳米级电子结构计算和材料建模的开源软件包。

（5）ATK：

用于计算材料的电子输运特性，计算材料的电导，IV曲线。

（6）OPENMX：

用于计算材料的电子输运特性，计算材料的电导，IV曲线。

（7）Nanodcal：

用于计算材料的电子输运特性，计算材料的电导，IV曲线，研究光与电子的相互作用，能计算光电流，光生伏效应，因而可以用来设计比较好的电子、光电器件。

（8）CASTEP(Cambridge Sequential Total Energy Package)：

基于密度泛函方法的从头算量子力学程序。总能量包含动能、静电能和交换关联能三部分，各部分能量都可以表示成密度的函数。

（9）CRYSTAL：

自1988年第一个版本以来，CRYSTAL发布了92、95、98、03、06、09、14、17八个版本。CRYSTAL程序使用Hartree-Fock、密度泛函或各种混合近似方法计算周期体系的电子态结构，所用的周期体系的Bloch函数用以原子为中心的高斯函数的线性组合展开。程序还使用了屏蔽技术以充分利用实空间的局域化特性。程序使用全电子基组或者价电子基组（有效核势）进行限制性闭壳层，限制性开壳层，或者非限制性计算。程序可以正确处理空间对称性（230个空间群，80个平面群，99个柱形群，45个点群）。点群对称性与平移对称性可以在分子体系上兼容。可用于计算分子、多聚物、表面和晶体的物理性质和化学性质。

（10）WIEN2K：

作为专业的第一原理周期性材料计算引擎，WIEN2k软件包是目前采用密度泛函理论(DFT)计算周期性体系电子结构的最精确的计算程序之一。可以对各类周期性体相和表面材料实现高精度的性质计算和模拟。

（11）Phonon Software：

Phonon程序使用直接法计算声子色散曲线、Γ点的不可约表示、声子态密度、热力学函数、Debey-Waller因子、非弹性中子散射与X射散射、介电常数等。用来作为Phonon输入的Hellman-Feynman力数据可以由第一原理程序如VASP、Wien2k、Siesta等程序对超晶胞计算得到。

（12）NanoMD：

在材料学和纳米工程领域，大规模的分子动力学有着广泛的应用前景。对于纳米切削、微纳焊接、微纳锻造、材料失效、微纳器件运动等体系，由于规模大，采用自由边界条件等原因，要求建立在原子与分子理论上的分子动力学模拟具有高效的计算能力和灵活的建模能力。NanoMD 超大规模分子动力学模拟程序针对纳米材料和纳米操作的特点，对建模和模拟过程做了优化，可以从原子尺度研究纳米材料的稳定性，纳米机械过程中材料的形变、以及晶体生长等表面过程。程序提供了丰富的分析方法，可以开展晶体结构观察、表面形貌分析、体相晶体分析、局域能量分析、原子配位数分析等。程序还提供良好的图形界面，便于建模、控制模拟程序、动态跟踪计算进程和显示对模拟结果，为纳米科技研究提供了有力的具。

（13）ONETEP：

ONETEP是针对于大体系计算的具有革命性的基于量子力学的程序。ONETEP在密度矩阵公式中使用密度泛函理论（DFT）。在ONETEP中，密度矩阵是根据特殊的最大局域泛函和非正交的广义万尼尔函数得到的。ONETEP是一个线性标度的方法，所以随着体系原子数目的增加，计算总能的时间是线性增加的。使用ONETEP进行第一性原理量化计算的典型应用有表面化学，结构性质，大分子体系的构象研究以及碳纳米管的结构和能量计算。同样也可以研究半导体和陶瓷材料中缺陷的相关性质（空位，空隙，掺杂，晶界和位错）。

（14）USPEX(Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography)：

对在高温、高压等极端环境中材料结构的变化，以及发现材料新的物相是目前材料学研究领域的热点和难点。USPEX对这一难点问题取得了突破性的进展。由Artem R. Oganov研究小组开发的一种计算方法和同名软件实现。她克服了使用传统方法中遇到的成功率低和计算成本高的缺点，成功地实现了对于任意给定温度、压强条件下, 无需实验数据等经验参数，仅从材料化学成分组成进行晶体结构预测的功能。

（15）ESPRESSO(op(E)n (S)ource (P)ackage for (R)esearch in (E)lectronic (S)tructure, (S)imulation, and (O)ptimization)：

Quantum-ESPRESSO软件包基于密度泛函理论，使用平面波基组和赝势。

（16）ABINIT：

主程序使用赝势和平面波，用密度泛函理论计算总能量，电荷密度，分子和周期性固体的电子结构，进行几何优化和分子动力学模拟，用TDDFT（对分子）或GW近似（多体微扰理论）计算激发态。此外还提供了大量的工具程序。程序的基组库包括了元素周期表1-109号所有元素。

三、分子模拟软件：

（1）Gromacs：

用于研究生物分子体系的分子动力学程序包。它可以用分子动力学、随机动力学或者路径积分方法模拟溶液或晶体中的任意分子，进行分子能量的最小化，分析构象等。它的模拟程序包包含GROMACS力场(蛋白质、核苷酸、糖等)，研究的范围可以包括玻璃和液晶、到聚合物、晶体和生物分子溶液。GROMACS是一个功能强大的分子动力学的模拟软件，其在模拟大量分子系统的牛顿运动方面具有极大的优势。

（2）Amber：

由TSRI&UCSF发布的包含代码和演示的分子模拟软件包，由AmberTools和Amber组成，Amber是一个多个程序的集合包，大约包含50多个程序，相互协调工作。

（3）Lammps：

主要用于分子动力学相关的一些计算和模拟工作，可以模拟液体中的粒子，固体和汽体的系综。也可以采用不同的力场和边界条件来模拟全原子，聚合物，生物，金属，粒状和粗料化体系。LAMMPS可以计算的体系小至几个粒子，大到上百万甚至是上亿个粒子。

四、生物医药软件：

（1）SYBYL：

完全的结合计算化学和分子模拟的环境，提供了解分子结构和性质的基量，特别指的是新的化学实体的性质。

（2）InsightII：

InsightII三维图形环境软件包，集成了从生物分子结构功能研究到基于靶点药物设计的全套工具，是生物学家从事理论研究和具体实验方案设计的助手。InsightII针对生命科学应用，提供生物分子及有机小分子建模和显示工具，功能分析工具，结构改造工具，动力学模拟工具等，帮助研究人员在实验前全面了解生物分子的结构与功能，从而有针对性的设计实验方案，提高实验效率，降低科研成本。InsightII在揭示蛋白质结构功能关系、生物分子结构模拟与动力学计算、基于靶点药物设计、抗体设计、酶工程、生物分子间的相互作用（包括蛋白质与蛋白质、蛋白质与肽、蛋白质与核酸、蛋白质与有机小分子）、生物分子核磁共振、功能基因组以及蛋白质组等方面有着广泛的应用。

（3）Dock：

DOCK6是用于药物发现的分子对接程序。它是由Irwin D. Kuntz，Jr.和UCSF的同事开发的（见UCSF DOCK）。该程序给定蛋白质结合位点和小分子，试图预测结合位点中的小分子的正确结合模式，以及相关的结合能。具有高良好结合能量的小分子可能是新的药物先导化合物。这使DOCK6成为有价值的药物发现工具。DOCK6通常用于筛选数百万化合物的大规模文库，针对给定的蛋白质筛选出潜在的先导化合物。然后进一步研究这些先导化合物，最终可能产出新的药物。

（4）Autodock：

Autodock是一款开源的分子模拟软件，最主要应用于执行配体—蛋白分子对接。它由Scripps研究所的Olson实验室开发与维护。其用户图形化界面（GUI）工具为AutoDockTools（ADT）。

（5）YASARA(Yet Another Scientific Artificial Reality Application)：

由奥地利格拉兹大学的Elmar Krieger开发并逐步发展的。具有了5个基本模块(YASARA View, YASARA Model, YASARA Dynamics, YASARA Structure, YASARA NMR Module)和一个扩展模块(YASARA/WHAT IF Twinset)。

（6）LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator)：

由桑迪亚国家实验室开发的一套分子动力学模拟的开源程序包。在材料体系的模拟中应用非常广泛，同时也支持生物分子模拟，大规模原子分子并行模拟器，主要用于分子动力学相关的一些计算和模拟工作。LAMMPS可以支持包括气态，液态或者固态相形态下、各种系综下、百万级的原子分子体系，并提供支持多种势函数。且LAMMPS有良好的并行扩展性。Lammps支持并行计算，C++可拓展性好，支持用户进行自定义编程和修改代码，实现自己需要的分子动力学方面的计算。

（7）GROMACS：

目前生物系统分子动力学模拟领域中最常用的软件，其运行效率尤其是单机计算效率在多个benchmark中明显优于几个主流同类软件，高度优化的计算性能和代码的开放性为GROMACS赢得了众多的用户。

（8）AMBER(Assisted Model Building with Energy Refinement)：

Amber不是一个all-in-one的分子动力学软件，而是由多个各司其职的组分所构成的工具集，除了高性能动力学引擎外的其他组分统称AmberTools，可以免费使用，包含动力学引擎的发布版本则须购买授权。

（9）MCPRO：

使用蒙特卡罗统计力学模拟气相或溶液状态下的多肽、蛋白质和核酸。MC模拟能在周期性溶剂箱中，或在溶剂团簇以及包括气相的电解质的统一体中进行。能量极小化能应用几种优化方法，包括共轭梯度法。MCPRO容许加入NMR约束条件（NOE和转角），通过模拟退火精炼NMR结构。自由能的改变通过FEP计算来估计，并广泛的应用在研究蛋白质-配体的结合上。提供了超过1000个常用的有机小分子和药物分子的输入文件。内含的脚本文件能够从PDB, mol2 或者mol文件中流畅的产生BOSS/MCPRO的输入文件。输出的分子结构包括PDB或 mol格式，能够非常容易的用标准图形显示程序展示，如XChemEdit, Rasmol, WebLab和Midas；

（10）LOCAL SCF：

是在超大蛋白质体系的量子力学模拟方面的一次突破。首次使大型的（原子数在100,000以上）、复杂的真实蛋白质体系能够在PC机上实现量子化学计算，在量子力学的理论级别进行蛋白质模拟，需求的硬件资源少，计算相当快。

（11）ACEMD：

最领先的分子动力学GPU软件。ACEMD是一个功能全面的的分子动力学模拟软件包，可以高效的运行于NVIDIA GPU上。ACEMD的主要优势是对分子动力学模拟，大大提高模拟效率（几十甚至上百倍），提高科研效率。

（12）AMPAC：

Semichem公司的半经验量子力学程序，计算速度快。它包含图形用户界面AGUI，具有和GaussView相似的界面和功能，可以构造分子和图形显示全部计算结果。

（13）Espresso：

一种用途广泛的软件包，用于执行和分析在物理、化学和分子生物学等软质研究中使用的粗粒度原子论或bead-spring模型的科学分子动力学模型。它可以用来模拟诸如聚合物、液晶、胶体、聚合电解质、铁液和生物系统等系统，例如DNA和脂质膜。

（14）NAMD：

作为生物大分子的动力学模拟软件，最重要特色为可扩展性，专门针对大规模高性能并行计算。NAMD在算法实现的稳健性及代码结构的合理性上都具备明显的长处。该软件在设计上与大部分同类软件最大的区别在于基于Charm++的并行模式。

（15）CHARMM(Chemistry at Harvard Macromolecular Mechanics)：

软件及力场与生物大分子的动力学模拟方法一直同步发展，集成了生物大分子动力学模拟领域的各种前沿算法。

（16）CPMD（Car–Parrinello Molecular Dynamics）：

密度泛函平面波赝势代码，一款用于分子动力学从头计算的开源软件。它基于密度泛函理论(DFT)，并通过平面波基矢和赝势来实现。采用消息传递(MPI)、共享内存(OpenMP)以及混合编程(MPI/OpenMP)的方法来实现并行化，可以在不同结构的计算机平台上运行。

（17）MetaSpark：

针对大规模宏基因组数据集开发，主要用于宏基因组序列招募。该软件是部署于采用Spark技术的Hadoop平台，可以缓存跨集群节点上的数据集进行处理，相比于SOAP2、BWA、LAST等同类软件，MetaSpark招募效果显著，且可扩展性较好，整体性能更优。

（18）MpiBLAST：

一个用MCMC进行分子序列贝叶斯分析的跨平台并行程序，是BLAST软件的并行版本。mpiBLAST通过数据分块、查询分割、智能调度、并行I/O等优化手段有效的利用分布式计算资源，将BLAST的计算性能提高了几个数量级，同时，计算规模也扩展到数百个处理器。mpiBLAST适用于多种平台和操作系统是一种高度实用的生物群落分析软件。

五、分子显示软件软件：

（1）Viewlite：

一款提供高质量分子可视化的桌面工具。WebLab ViewerLite 分子显示样式包括线框、棒、球棒和空间填充模型，以及许多蛋白质显示样式。模型可以旋转、平移或缩放到任何特定的视点。可以轻松测量距离、角度和扭矩；每当修改局部几何形状时，这些变量都会立即更新。您还可以对原子进行着色或标记以强调不同的属性。

（2）VMD：

VMD是一个分子可视化程序，用于显示，动画，并使用 3D 图形分析大型生物分子系统内置脚本。

（3）PyMOL：

PyMOL是一个用户赞助的分子可视化开源基础上的系统。

六、有限元模拟软件：

（1）Comsol：

COMSOL是一款大型的高级数值仿真软件。广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，模拟科学和工程领域的各种物理过程。以有限元法为基础，通过求解偏微分方程（单场）或偏微分方程组（多场）来实现真实物理现象的仿真，用数学方法求解真实世界的物理现象。大量预定义的物理应用模式，范围涵盖从流体流动、热传导、到结构力学、电磁分析等多种物理场，用户可以快速的建立模型。

（2）Ansys：

ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo, NASTRAN、Algor、I－DEAS、AutoCAD等。是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大，操作简单方便，已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。

（3）Abaqus：

ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料，作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量结构（应力/位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/应力耦合分析）及压电介质分析。

（4）Fluent：

Fluent是国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市场占有率为60%，凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。

七、相分析软件：

（1）Thermo-cacl：

Thermo-Calc软件在过去30年中获得了良好的世界声誉，它是用于热力学计算的最佳和最强大的软件包。它广泛用于各种热力学计算，如稳定和元稳定的非均相相平衡、相数及其组成等等。

（2）Factsage：

FactSage是化学热力学领域中世界上完全集成数据库最大的计算系统之一，创立于2001年，是FACT-Win/F*A*C*T和ChemSage/SOLGASMIX两个热化学软件包的结合。FactSage是加拿大Thermfact/CRCT(加拿大，蒙特利尔)和GTT-Technologies(德国，阿亨)超过20年合作的结晶。

八、半导体器件仿真软件：

（1）Silvaco-TCAD：

Silvaco（矽谷科技公司）是现今市场上唯一能够提供给Foundry最完整的解决方案和IC软件厂商。Silvaco拥有包括芯片厂、晶圆厂、IC设计企业、IC材料业者、ASIC业者、大学和研究中心等在内的庞大的国内外客户群。

九、人工智能软件：

（1）TensorFlow：

将复杂的数据结构传输至人工智能神经网中进行分析和处理过程的系统，可被用于语音识别或图像识别等多项机器深度学习领域，对2011年开发的深度学习基础架构DistBelief进行了各方面的改进，它可在小到一部智能手机、大到数千台数据中心服务器的各种设备上运行。

（2）PyTorch：

Python优先的深度学习框架，能够在强大的 GPU 加速基础上实现张量和动态神经网络。PyTorch的一大优势就是它的动态图计算特性。

（3）Sonnet：

基于TensorFlow开发的快速构建神经网络模块的深度学习框架。Sonnet被专门设计用于与TensorFlow协同工作，不会阻止访问底层细节。

（4）Apache MXNet：

DMLC开发的一款开源的、轻量级、可移植的、灵活的深度学习库，它让用户可以混合使用符号编程模式和指令式编程模式来最大化效率和灵活性，目前已是AWS官方推荐的深度学习框架。

（5）Keras：

一个高层神经网络API，由纯Python编写而成，并基于Tensorflow、Theano以及CNTK后端。

（6）Lasagne：

基于Theano的轻量级的神经网络库。Lasagne设计的六个原则是简洁、透明、模块化、实用、聚焦和专注。它支持前馈神经网络，比如卷积网络、循环神经网络、LSTM等，以及它们的组合。

（7）Caffe(Convolutional Architecture for Fast Feature Embedding)：

是一个以表达式、速度和模块化为核心的深度学习框架。Caffe-MPI是一款高性能高可扩展的深度学习计算框架，目前支持GPU集群并行计算，该版本在伯克利单机单卡GPU版本上进行开发。该版本相比于伯克利版最突出特性是支持跨节点。

（8）Theano：

基于Python的开源深度学习框架。它允许高效地定义，优化和评估包含多维数组的数学表达式，并支持符号微分。Theano执行速度和稳定性较好，可应用于图像处理、自然语言处理等领域。

十、计算电磁学软件：

（1）EMS-FMM：

基于快速多极子方法的并行电磁散射模拟软件。该软件能够有效利用分布式Linux集群，针对矩量法离散的电磁场积分方程，基于并行多层快速多极子方法，实现数千万未知量规模、数百个波长的电大目标的电磁散射问题的大规模并行模拟。

十一、化工软件：

（1）ASPEN：

稳态流程模拟，也可做一些动态模拟。

（2）Process：

稳态流程模拟，也可做一些动态模拟。

（3）HYSYS：

是世界著名油气加工模拟软件工程公司开发的大型专家系统软件。该软件分动态和稳态两大部分。其动态和稳态主要用于油田地面工程建设设计和石油石化炼油工程设计计算分析。其动态部分可用于指挥原油生产和储运系统的运行。

（4）ECCS：

稳态流程模拟，也可做一些动态模拟。

（5）CHEMCAD：

由Chemstations公司推出的一款极具应用和推广价值的软件,它主要用于化工生产方面的工艺开发、优化设计和技术改造。由于ChemCAD内置的专家系统数据库集成了多个方面且非常详尽的数据，使得ChemCAD可以应用于化工生产的诸多领域，而且随着Chemstations公司的深入开发，ChemCAD的应用领域还将不断拓展。

（6）PINCH夹点分析软件：

基于过程综合与集成的夹点技术的计算软件。应用工厂现场操作数据或ASPEN PLUS模拟计算的数据为输入，设计能耗最小、操作成本最低的化工厂和炼油厂过程流程。

（7）FRI：

设备分析、模拟、塔器水力学计算、塔设计、校核计算软件。

（8）PFR：

设备分析和模拟、加热炉模拟软件。

（9）ANSYS：

融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。

（10）SW6：

SW6是以GB150、GB151、GB12337、JB4710及JB4731等一系列与压力容器、化工过程设备设计计算有关的国家标准、行业标准为计算模型的设计计算软件。SW6包括十个设备计算程序，分别为卧式容器、塔器、固定管板换热器、浮头式换热器、填函式换热器、U形管换热器、带夹套立式容器、球形储罐、高压容器及非圆形容器等，以及零部件计算程序和用户材料数据库管理程序。SW6零部件计算程序可单独计算最为常用的受内、外压的圆筒和各种封头，以及开孔补强、法兰等受压元件，也可对HG20582-1998《钢制化工容器强度计算规定》中的一些较为特殊的受压元件进行强度计算。十个设备计算程序则几乎能对该类设备各种结构组合的受压元件进行逐个计算或整体计算。为了便于用户对图纸和计算结果进行校核，并符合压力容器管理制度原始数据存档的要求，用户可打印输入的原始数据。SW6计算结束后，分别以屏幕显示简要结果及直接采用WORD表格形式形成按中、英文编排的《设计计算书》等多种方式，给出相应的计算结果，满足用户查阅简要结论或输出正式文件存档的不同需要。

（11）VESSEL：

设备分析和模拟、容器设计、局部应力分析软件。

（12）SINET：

工艺系统和设备尺寸选型计算及管网设计软件。

（13）PIPENET：

PIPENET系列软件具有广泛的工业用途，具备强大的工程管网系统的数值计算、模拟仿真和系统优化等功能。能够使工程管网系统的设计更科学、更合理、更经济、更安全；同时有效地提高设计效率、增加工程收益、降低事故发生率。

（14）PIPEPHASE：

PipePhase是一个坚固而有效的石油领域设计、规划的工具，具有现代化的生产管理方法和科学的分析技术，这已经被验证。此外，PipePhase拥有庞大的物性数据库和精确的热力学计算方法，基于WINDOWS的用户界面。该软件是世界领先的石油天然气生产公司的必备工具。PIPEPHASE仿真软件可准确模拟稳态多相流动，在石油天然气和管道系统，以单井中关键参数的敏感性分析模型的应用范围，对整个领域具有多年的设施规划研究经验。

（15）Visual Flow：

Visual Flow是对工厂安全系统和泄压系统进行严格的稳态模拟计算，包括流体达到临界流的工况。Visual Flow最初由Visual Solutions公司开发，后随着公司并购而成为SimSci旗下产品，并得到进一步的开发和支持。从复杂泄压系统到复杂环状冷却水管网等系统核算中遇到的最棘手的问题，Visual Flow均能给出快速、可靠、准确的回答。Visual Flow拥有简单易用的操作界面，方便用户进行设计、核算、分析以及报表等工作。

（16）INPLANT：

管网水力学计算软件。

（17）ADMS：

ADMS适用于稳态条件下、简单和复杂地形、污染物排放连续稳定等条件下的环境空气质量模拟计算,其EIA版适用于评价范围小于50km,其Urban版适用于评价范围数百公里以内,可模拟计算点源、面源、线源和体源。模式考虑了建筑物下洗、街道窄谷、湿沉降、重力沉降和干沉降以及化学反应等功能。ADMS有气象预处理程序,可以用地面的常规观测资料、地表状况以及太阳辐射等参数模拟基本气象参数的廓线值。在平坦地形条件下,使用该模型模拟计算时，可以不调查探空观测资料。

（18）CADNA/A：

可用于计算、评估、预测、显示分析噪声污染的专业解决方案。Cadna/A在国内外拥有众多用户，由于其知名度高、使用方便、针对性强等特点，因而基本上是用户的第一选择。Cadna/A能胜任各种类型项目的噪声分析如：工业厂房、变电站、商场、公路铁路项目，甚至是整个城镇（包含机场）的噪声预测分析都可轻松实现。当面对较复杂的项目时，Cadna/A特有的一些功能也将使得噪声分析变得更加简单方便，如强大的导入功能、便捷的计算和结果输出，其特有的建筑噪声评价功能（Building Evaluation）可快速有效地实现对建筑/居民区的噪声评价要求，尤其适用于环境评价领域。目前已加入中国噪声标准（HJ2.4-2009），最新版本为Cadna/A2017。

（19）DNV SAFETI&LEAK：

安全分析评估软件。

（20）ICARUS-2000：

经济分析与评价软件。

（21）ICARUS Process EVALUATOR(IPE)：

投资估算、预算和项目进度管理软件。在可行性研究时即可使用，有与ASPEN PLUS、Process等大型工艺流程模拟软件的接口。

（22）ICARUS Project Manager(IPM)：

投资估算、预算和项目进度管理软件；在详细设计初期使用，较适用于炼油厂和石化工厂的改造或较小的项目。

（23）PDS：

工艺装置设计软件；以装置为核心的集成化设计解决方案；能够应用于工艺、配管、仪表、结构、电气等专业，工程师在计算机上建立完整的材料、元件及设备数据库。

（24）AUTOPLANT：

工艺装置设计软件；专门为针对三维工厂设计系统的详细设计阶段提供的软件解决方案；紧密整合于项目数据库，直接和工艺流程与仪表设计系统共享工程资料。通过与全自动三维配管优化系统、全自动管路标注系统、实时漫游模拟系统、工厂知识管理系统等的相互补充，提供了针对工厂全生命周期的集成软件解决方案。

十二、流体力学软件：

（1）CCFDV：

针对亚跨音速的飞行器绕流等外流流场，基于多块结构网格求解雷诺平均Navier-Stokes方程或Euler方程进行数值模拟，采用多块结构网格，可以针对复杂的真实飞行器外型进行精细模拟。

（2）CCFD-MGMB：

针对亚跨音速的飞行器绕流等外流流场，基于多块结构网格求解雷诺平均 Navier-Stokes方程或Euler方程进行数值模拟，采用多块结构网格，包含重叠与搭接技术，可以针对复杂的真实飞行器外型进行精细模拟。

（3）CCFD-MBS：

是在CCFD-MGMB基础上开发的多体分离数值模拟模块，可以对分离过程的复杂流场及物体运动轨迹进行准确模拟。该模块基于结构重叠网格，通过预估-矫正方法实现六自由度刚体运动方程和雷诺平均Navier-Stokes方程的耦合。支持多块网格并行计算，通过添加并行多块重叠网格装配（PMBOGA）技术，实现跨块的重叠网格并行挖洞找点。通过伪时间方法提高流场求解的时间精度，并采用多重网格技术加速子迭代收敛。

十三、工程与仿真软件：

（1）MATLAB：

是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

（2）PHG(Parallel Hierarchical Grid)：

是科学与工程计算国家重点实验室正在发展的专门为三维自适应有限元设计的并行程序开发平台，其核心是分布式的层次网格结构。

十四、服务流程：