Instalando o programa ORCA

O programa ORCA é um pacote de programas ab initio de química quântica que contém métodos modernos de estrutura eletrônica molecular (teoria do funcional da densidade (DFT), teoria da perturbação, coupled cluster, métodos multirreferência, métodos semi-empíricos, etc.). O desenvolvimento objetiva principalmente moléculas grandes, complexos de metais de transição e propriedades espectroscópicas. A versão gratuita está disponível para uso acadêmico.

Baixar o pacote

O programa deve ser baixado do fórum do ORCA. É necessário um cadastro para acessar a seção Downloads, onde se localiza o arquivo. Você vai poder escolher entre:

  • as versões (no momento a mais recente é a 4.2.1);
  • sistemas operacionais (Windows, Linux ou MacOS);
  • biblioteca de paralelização e sua versão (por exemplo, para Linux atualmente você pode optar entre a OpenMPI versões 2.1.6 ou 3.1.4);
  • se os binários são estático ou dinamicamente combinados;
  • o tipo de compactação do arquivo baixado (atualmente as opções são .tar.zst ou .tar.xz).

Em termos de biblioteca de paralelização, eu prefiro obter a compatível com a versão disponível no meu sistema operacional, que no caso atual é a OpenMPI 2.1.6. No meu Ubuntu (18.04.3 LTS) no momento está disponível a versão 2.1.1, que é a princípio compatível com a versão 2.1.6. Você pode instalar o OpenMPI no Ubuntu com o comando abaixo:

sudo apt install openmpi-bin

Quanto à combinação estática ou dinâmica, eu prefiro a estática. Apesar do maior tamanho de arquivo, eu acho que há menos chances de dar problemas no futuro.

Para a compactação do arquivo, eu prefiro simplesmente o menor arquivo, que em geral é o .tar.zst (Zstandard). Para descompactar arquivos deste tipo você vai provavelmente precisar do pacote zstd:

sudo apt install zstd

Instalação

Primeiro, descompacte os arquivos. Se você baixou um arquivo .tar.zst, pode usar um comando semelhante ao abaixo para isso:

tar -I zstd -xvf orca_4_2_1_linux_x86-64_openmpi216.tar.zst

São arquivos bastante pesados (em torno de 17 Gb quando descompactados), por isso o comando acima pode levar alguns minutos. Eu gosto de instalar coisas em /opt, então costumo fazer:

sudo mv orca_4_2_1_linux_x86-64_openmpi216 /opt/orca

(O comando acima também pode demorar um pouco.)

Finalmente, se você quiser chamar o ORCA de qualquer lugar do computador, deve adicionar ao ~/.bashrc (ou ao ~/.zshrc, se você usa Zsh):

export PATH=/opt/orca:$PATH

E reexecutar o arquivo com source ~/.bashrc ou source ~/.zshrc. Isso é ainda mais importante porque o Ubuntu vem com um leitor de tela também chamado ORCA e fazer essa etapa evita chamar o programa errado no futuro.

Um teste (incluindo paralelização)

Para testar a execução do ORCA, adicione o seguinte conteúdo a um arquivo de texto chamado h2.inp:

! B97-3c Opt Freq

*xyz 0 1
H   0.0   0.0   0.0
H   0.0   0.0   1.0
*

Para executar o ORCA basta fazer orca h2.inp | tee h2.out. Este cálculo de otimização e frequências da molécula de hidrogênio rodará em um único processo. Para se certificar de que o programa está apto a rodar também em paralelo, adicione as seguintes linhas ao final do arquivo de entrada acima e rode novamente:

%pal
 nprocs 2
end

No entanto, para que cálculos paralelos com o ORCA funcionem, o programa deve ser chamado com seu caminho completo:

/opt/orca/orca h2.inp | tee h2.out

Se tudo estiver correto, não só ambos os cálculos terão terminado normalmente, o cálculo em paralelo relatará em vários momentos quantos processos estão em uso:

           ************************************************************
           *        Program running with 2 parallel MPI-processes     *
           *              working on a common directory               *
           ************************************************************

Pronto, agora é só usar. Para desenhar moléculas que serão submetidas ao ORCA, eu sugiro o programa Avogadro. O ORCA Input Library e o manual são ótimas fontes de informação sobre o uso do programa.

7 comentários

erik 26 de junho de 2020 Responder

ola boa noite estou com muita dificuldade para fazer a instalação do orca, teria como mim enviar algum vídeo com tutorial da instalação para windows.

Felipe S. S. Schneider 29 de junho de 2020 Responder

Oi Erik, desconheço o processo de instalação no Windows. Sugiro o uso de uma distribuição Linux (Ubuntu fica como sugestão por ser muito simples de usar), ainda que dentro de um ambiente emulado dentro do próprio Windows, como o VMWare ou VirtualBox. Além disso, o próprio instalador do Ubuntu inclusive permite a instalação por dual-boot hoje em dia. Espero ter ajudado.

Renato Costa 8 de junho de 2020 Responder

Olá Felipe

Por favor, me tira umas duvidas.
Instalei o ORCA no ubuntu 18.04, fiz os procedimentos:
Eu sempre instalo os programas em uma pasta que eu chamo de chem (caminho da pasta /usr/local/chem/orca), no meu arquivo bashrc eu coloquei o seguinte caminho: export PATH=/usr/local/chem/orca/orca:$PATH, porém quando eu chamei o orca ele chamou o leitor de tela e não o programa para efetuar o cálculo, o que pode ta errado?

Felipe S. S. Schneider 8 de junho de 2020 Responder

Oi Renato,

Também uso um export parecido com o teu (export PATH=/opt/orca:$PATH) e uso Ubuntu também. Acredito que você não tenha executado o .bashrc depois de editá-lo (source ~/.bashrc). Isso deve resolver. Caso contrário, há algo a mais aí, seria necessário ver com mais cuidado (“whereis orca” pode te ajudar a saber se o executável está sendo alcançado).

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