Асаблівасці ліцэнзiявання і сітуацыя з вольным ПЗ у хімічных фундаментальных даследаваннях

Антон Літвіненка, Кіеў, Украіна, Кіеўскі нацыянальны ўніверсітэт імя Тараса Шаўчэнкі, tenebrosus.scriptor@gmail.com

Разглядаюцца патрабаванні даследчыкаў-хімікаў у праграмным забеспячэнні і агульная бягучая сітуацыя з вольным ПЗ, неабходным для іхняе працы. Аналізуецца стаўленне да ўкаранення вольнага ПЗ у навуковую працу і напісання ўласнага ПЗ пад вольнымі ліцэнзіямі, прычыны і вынікі. Апісваюцца прыклады выкарыстання і распрацоўкі вольных праграм у дзейнасці навуковае групы.

Развіццё сучаснае навукі (асабліва дакладных навук, да якіх належыць і хімія) істотна залежыць ад вылічальных тэхналогій. Развіццё і нават стварэнне шэрагу галінаў хіміі былі бы немагчымыя без сучасных вылічальных магчымасцяў.

Навукоўца як карыстальнік ПЗ мае наступныя асаблівасці:

Навукоўцы дакладных навук, як правіла, добра разбіраюцца ў рабоце кампутара, і здольныя адносна лёгка апаноўваць новыя праграмныя рашэнні.
Праца навукоўцы рэдка з’яўляецца шаблоннай, і накіравана на атрыманне навуковага рэзультату. Адпаведна, стаўленне да неабходнасці апанавання новага ПЗ нармальнае.
Асноўнай праблемай навуковае працы для сучаснага ўкраінскага хіміка з’яўляецца брак часу. Не выпадае чакаць энтузіязму наконт укаранення вольнага ПЗ з ідэалагічных меркаванняў — толькі пры з’яўленні аб’ектыўнае неабходнасці.

ПЗ, якога патрабуюць у сваёй працы хімікі, можна падзяліць на:

Офіснае ПЗ. Пошук інфармацыі, афармленне рэзультатаў, апрацоўка малюнкаў і г.д.
ПЗ для агульнай апрацоўкі дадзеных (вылічэнні, спектры, статыстычная апрацоўка).
Адмысловае ПЗ для хімічных задач (маляванне структур, апрацоўка ЯМР спектраў, крысталаграфічнае ПЗ, квантавая хімія і г.д.).

Сітуацыя з офісным ПЗ у хіміі нічым не адрозніваецца ад агульнай. Рэйтынгавыя журналы надаюць шырокія мажлівасці ў выбары фармату матэрыялаў, якія дасылаюцца для публікацыі, таму мажлівая цалкавітая замена MSWord® на OpenOffice альбо LaTeX (хаця хімікі рэдка працуюць з LaTeX). ¹ Для апрацоўкі ілюстрацый цалкам падыходзіць Gimp.

З ПЗ для апрацоўкі дадзеных сітуацыя горшая. Частку функцый выконваюць электронныя табліцы (Microsoft® Excel®, OpenOffice Calc), але фактычным стандартам з’яўляецца OriginLab Origin®. Паўнавартаснай замены яму на бягучы момант не бачна, хаця асаблівую ўвагу прывяртае пакуль яшчэ не зусім стабільны праэкт LabPlot, асабліва з улікам ягонае мажлівасці імпарту праэктаў Origin.

Адмысловае ПЗ для хімічных задач пішацца хімікамі для хімікаў. Большасць аўтараў такіх праграм — навукоўцы, што дадае пэўныя асаблівасці:

Аўтары часта зацікаўленыя не ў грошах, але ў спасылках на свае праграмы.
Праграмаванне не з’яўляецца ўласна навуковай дзейнасцю, — гэта, хутчэй, стварэнне інструментаў для яе.
На ПЗ ўзнікаюць маёмасныя аўтарскія правы, і часта яны належаць навуковай установе, дзе працуе аўтар. Таксама аўтар можа быць звязаны ўмовамі грантаў.

Усё гэта вядзе стварэння новых ліцэнзій, у якіх прастаўленне спасылак у працах яўна патрабуецца, а таксама да пашырэння ПЗ пад адмысловымі бясплатнымі ліцэнзіямі для акадэмічных установаў (г.з. Free for academics). Зыходныя коды пры гэтым, як правіла, закрываюцца, хаця бываюць і выключэнні.

Сегмент адмысловага ПЗ для хімічных задач прадстаўлены шырокім спектрам даступных ліцэнзій²: ад свабодных³ да зневажальна-дыскрымінацыйных⁴.

Ад тэарэтычных работ, выкананых in silico (кампутарнага мадэліравання), патрабуюцца высокія ўзнаўляльнасці атрыманых рэзультатаў⁵. Дэтальнае апісанне застасаваных у праграмах алгарытмаў абавязковая, а адкрытасць кодаў пажаданая. Пры публікацыі патрабуецца дэтальнае апісанне застасаваных праграм і опцый. Іх ліцэнзійная чысціня таксама мусіць быць абсалютнай.

У той жа час з’ява “звыклыя прапрыетарныя праграмы”, якія стаюцца фактычным стандартам, мае месца і сярод навукоўцаў. Змаганне з ёй важліва — грошы на ПЗ бяруцца з фінансавання навуковае групы. Заключаецца яно ў замене камерцыйнага ПЗ на Copyleft ПЗ з адкрытым кодам, Freeware, Free for academics i некаторыя shareware прадукты (для даследнікаў розніца між імі невялікая).

Прыклады праграм:

Gromacs (мадэліраванне бялкоў, палімераў і вадкасцей) і ABINIT (мадэліраванне крысталаў) — GPL.
SpinWorks (апрацоўка спектраў ядзернага магнітнага рэзанансу) — OpenSource, дазволены распаўсюд без мадыфікацыі.
Mercury (крысталаграфічнае ПЗ) — freeware (стандарт дэ-факта).
ORCA (квантавая хімія) — Free for academics (для камерцыйных устаноў не ліцэнзуецца).

Мал. 1. Інфрачырвоны спектр у праграме LabPlot.

Мал. 2. Структура каардынацыйнага злучэння ў Mercury.

Аналізуючы патрэбы нашае навуковае групы, праблема вырашаецца недзе на 90%. Складана з праграмамі для апрацоўкі дадзеных, а таксама рэдактарамі для малявання малекул. Падаецца мэтазгодным вольнае пашырэнне навуковага ПЗ, якое пішацца намі ⁶ — мы лічым, што гэта будзе спрыяць яго інтэнсіўнаму тэставанню, шырокаму азнаямленню з ім зацікаўленых навукоўцаў і вызнанню надзейнасці вынікаў, атрыманых з ягонай дапамогай.

Высновы
Ліцэнзаванне ПЗ ў галіне фундаментальных даследванняў мае шэраг асаблівасцяў. Агульная сітуацыя з пашыреннем і ўкараненнем вольнага ПЗ у хімічных даследваннях застаецца неадназначнай, але існуюць усе мажлівасці і перадумовы да яе змены.

Літаратура
¹ Acceptable Formats, Royal Chemical Society.
http://www.rsc.org/Publishing/ReSourCe/AuthorGuidelines/ElectronicFiles/AcceptableFormats/index.asp
² Linux for chemistry. Спіс ПЗ і іх ліцэнзій.
http://www.redbrick.dcu.ie/~noel/linux4chemistry/linux4chemistry.py
³ ABINIT software.
http://www.abinit.org/
⁴ Banned by Gaussian. Аб адной кампаніі…
http://www.bannedbygaussian.org/
⁵ Boggs, J.E., Pure.Appl.Chem., 1998, V. 70, pp. 1015-1018.
⁶ Литвиненко А.С., Міхальова О.А., “Врахування спін-орбітальної взаємодії Co(II) при інтерпретації магнітних властивостей гетерометалічних поліядерних комплексів 3d металів”, XI Всеукраїнська конференція студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії”, Київ, 19-21 травня 2010 року.