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Facio

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Facio
3D分子モデルの作成や計算結果の可視化などが可能な計算化学統合環境
Windows XP/Me/2000/98/NT  フリーソフト
Facio
  • PDBデータを読み込んで加工することで、簡単に目的の分子モデルを作成できる

  • ◎そのほかのスクリーンショット
  • 2種類のPDBデータを組み合わせ、ひとつの分子モデルに結合することも可能
  • 分子軌道を可視化して表示させることもできる
  • FMO計算のPIEDAの結果を可視化する機能と指定したフラグメントのみをハイライトで表示する機能(Ver.11.4.1の新機能)

  • 大学での実習や個人の学習にも使える計算化学統合環境。マウスを使ったわかりやすい操作で、複雑な分子モデルも手軽に作成することができる。Gamessなど、定評のあるプログラムの計算結果を可視的に表示する機能にも優れている。

    「Facio」は、対話的な3D分子モデルの作成や、分子軌道法、分子力学法、分子動力学法などによる計算結果の可視化を目的に作成された計算化学実験用のソフト。わかりやすいインタフェースで目的の分子を手軽に構築でき、各種計算プログラム用の入力データに変換できる。対応する計算プログラムは、

    • PC GAMESSおよびWinGamess(分子軌道計算)
    • MSMS(溶媒排除表面の計算)
    • TINKER(分子力学計算、ペプチドのモデリング)
    • Gaussian 03W(分子軌道計算)※商用
    • UTChem(分子軌道および分子動力学計算)
    • MOPAC(分子軌道計算)
    モデリングは一から行うのではなく、あらかじめ用意された多数のPDB(Protein Data Bank)形式分子構造データから、基本となる骨格を読み込むところから行う。読み込んだ基本骨格に必要な官能基を付けたり、原子を置き換えたり、結合長や結合角、二面角の変更を行ったりして、目的の分子を完成してゆく。

    「二つのPDB形式の分子構造データを読み込んでひとつにマージし、あとから読み込んだ分子の相対位置や角度を調整する」といったこともできる。また、各分子の任意の結合を直線上に並べることも可能。その後、原子の削除、結合の生成を行うことで、ひとつの分子モデルに合成することができる。マウスによる操作は、わかりやすく使いやすい。

    GAMESSなどを用いた分子軌道法による構造最適化も可能。計算結果は直ちに分子モデルに反映される。分子軌道計算は、半経験的分子軌道法(AM1/PM3/MNDO)、Abinitio法および密度汎関数法による計算を行える。

    TINKERと連携してのポリペプチドや核酸のモデリングを行うことも可能。そのほか、糖鎖のモデリングに必要なグリコシル基も多数用意されている。

    分子の表示では、GAMESSなどで得られた分子軌道の3D表示による可視化機能を備えている。マルチ画面表示も可能で、GaussianまたはPC GAMESSのCube MOファイルを最大20個まで読み込ませて、同時に表示させることができる。サブ画面での分子の配向は、メイン画面での配向と常に同じになるようになっており、同時にたくさんの分子軌道を正確に同じ方向から見て比較することが可能だ。各MOの画像をBMP/PNG形式のファイルで連続的に保存することもできる。

    分子の基準振動のアニメーション表示による可視化や、電子密度と静電ポテンシャルの等値表面、IRCの計算結果の可視化も可能。溶媒排除表面(Solvent Excluded Surface)の計算を行い、その表面静電ポテンシャルをマッピングすることもできる。タンパク質の2次構造、4次構造の色分け表示もできるなど、優れた3D表示機能を多数備える。

    Ver.11.1.1からは、FMO計算用の入力ファイル作成用GUIが実装された。フラグメントの自動分割や対話的な手動分割なども行えるようになっている。

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    reviewer's EYE reviewer's EYE
    操作性に優れ、可視化機能も充実したフリーの計算化学統合環境。専門性の高いソフトにもかかわらず、操作性は信じられないほど高い。あらかじめ用意されているPDBファイルを使い、複雑な分子モデルもすばやく手軽に作成できるようになっている。操作はマウスを使ってビジュアルに行うことができるため、分子モデルの作成だけであれば、専門的な知識はほとんど必要としない簡単さだ。

    作成した分子モデルをもとに、各種計算プログラム用の入力データを(補助ウィンドウを使ってパラメータを設定するだけの)わかりやすい操作で作成できるのも「Facio」の特徴だ。使用する計算ソフトごとのデータ形式の違いなども「Facio」が吸収してくれるため、非常に楽だ。計算の結果、出力されたさまざまなデータを、数字の羅列から視覚データに変換してわかりやすく可視化してくれるのも、もちろんこのソフトを使う大きなメリットのひとつだ。

    「Facio」自身を含め、「Facio」で利用できる計算ソフトはGaussianを除いてすべてフリーであり、大学で専門的に研究している人間はもちろん、「個人的に量子化学計算の勉強をしてみたい」という人にとっても非常にありがたいソフトだ。

    (秋山 俊)

    ソフト作者からひとこと ソフト作者からひとこと
    ソフトを開発しようと思った動機、背景
    かつて担当していた計算化学の授業で使うために開発したのが、はじまりです。同種の市販品やフリーソフトがすでにありましたが、価格や機能の面で満足のいくものがなかったので自作しました。作るからには、市販品に負けない、市販品を超えるようなものを作りたいと思いました。その思いを静かに語るのが「Facio」という名称です。「Facio」は、ラテン語の動詞“facio”(一人称現在)に由来していますが、その意味は「私は作る」で、開発当初の思いが込められています。

    開発中に苦労した点
    GUIにあるボタン等には互いに依存関係があったり、ある条件のときだけ使用すべきものが多くあります。このような条件を細かく判断してボタン等を使用可にしたり、使用不可にしたりなどして、ユーザの誤操作を防ぎ、正しい操作が自然となされるようにGUIを設計するのが苦労する点です。また、GUIは、機能だけでなく美しくなければならないと考えているので、文字やボタンのバランスや配置や配色にも非常に気を使っています。

    計算の出力フォーマットが、計算プログラムのバージョンによって異なることが時々あります。そのような場合には、バージョンを判断して処理法を変えなければなりません。また、計算プログラムによっては、起動するための要件が突然変更されたりします。例えば、最新のTINKERでは、jvm.dll(Java仮想マシン)が必要になりました。このように、いろいろなソフトウェアに対応したGUIを作成していると、それらの変化を察知して対応しなければならないのが大変なところです。

    ユーザにお勧めする使い方
    学習用、研究用に使っているユーザの方には特にありませんが、それ以外の方に。

    (初めて計算化学に触れる人に勧める使い方)
    難しい理論は後回しにして、まずは、パズル感覚で分子モデルを作ることからはじめてみてはどうでしょうか。簡単にできるものもあれば、なかなか一筋縄ではいかないものもあります。組み立てるのが難しい分子を攻略する過程で、化学結合や分子軌道法などのことが少し知りたくなるのではないかと思います。

    (化学を専門にしていない人、または高校生の皆さんに勧める使い方)
    同梱されている分子モデルを眺めて、その形を鑑賞してはいかがでしょうか。美が感じられたら、次に進んでみてください。
    今後のバージョンアップ予定
    振り返ってみると、「Facio」の大きなバージョンアップは、ユーザからの新機能のリクエストを実装することによって成されてきました。現在行っているGAMESSのFMO(Fragment MO)計算に関連する機能の開発もそのひとつです。したがって、今後もリクエストに応える形で、バージョンアップが進んでいくのではないかと思います。
    (ぐう猫)

    ● Facio Ver.11.3.1
  • 作 者 : ぐう猫 さん
  • 対応OS : Windows XP/Me/2000/98/NT
  • 種 別 : フリーソフト
  • 作者のホームページ : http://www1.bbiq.jp/zzzfelis/


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    フリーソフト
    Facio 19.1.7 OpenGLを使った3D分子モデルの作成とGAMESS及びGaussianによる計算結果の可視化 (24,638K)




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