ローカルLLMと量子化学計算の連携を考える

macbook pro M1 が１台余ったので、Ollama（ローカルLLM）を利用して、GAMESSやGaussianの入力作成と計算後処理を自動化できないか検討する。

ただし、LLMに量子化学計算そのものを任せるわけではない。LLMの役割は、計算目的から手法、基底関数、電荷、多重度などの候補を整理し、入力仕様を作るところまでとする。内容を規則ベースで検証し、承認後にGAMESSまたはGaussianを実行する。

計算終了後は、収束、エネルギー、振動数、エラーなどを機械的に抽出し、LLMには結果の要約と次の計算候補を提示させる。

まずはGAMESS 2024 R2を使い、構造最適化、振動数解析、結果レポートまでの流れを試みる。Gaussian 09（x86バイナリをロゼッタ互換での実行）は、既存計算の再現用として残す予定である。

Population Analysis （原子電荷）

ChangeLog

• 初版（MyWiki-電子状態メモ 2010.5.20）
• ポピュレーション解析(電子数解析)のまとめ
• ClassI - III 分類は、C.J. Cramer "Essentials of Computational Chemistry", 2nd ed., Wiley (2004)による: Ch.9.1.3 
• Cramer による講義リストhttps://www.youtube.com/playlist?list=PLkNVwyLvX_TFBLHCvApmvafqqQUHb6JwF

M5 (ARM64) ・Tahoeの環境構築

円安やメモリ価格の高騰から、そろそろ更新しておかないといけないかと思い、M5の登場に飛びついて購入。これまで使ってきたOS X(macOS) の変遷は Lion → Snow Leopard → El Capitan → Mojave → Big Sur → Tahoe となり、MacBook Proは６台目です。

環境構築はhomebrew のみですが、intel fortran がmacから撤退するなど、intelバイナリへの撤退が近づいてきています。

Thunderbolt 3 は筐体左に2ポートのみだったのが、筐体右に1ポート追加。電源アダプタの新規格 MagSafe 3 が筐体左に追加、Audioジャックが筐体左に移動、フル規格のHDMI 2.1 が筐体右に追加など、周辺機器の運用が改善。タッチバー廃止（物理ファンクションキーの復活）は、妥当なハードウェア変更と思う（タッチバー関連のプロセスが止まっていて、いちいちkillallしていたので）。

AI対応で、特殊なVRAM管理をしていそうだが、まだ真価はこれからか。ローカルLLMが、動かせるモバイル環境としては破格のパフォーマンスとなっているのは間違いない。

MacBook Pro (13-inch, Late2011)

CPU: 2.4GHz Core i5

Memory: 8GB

↓

MacBook Pro (13-inch, Mid2012)

CPU: 2.5GHz Core i5

Memory: 16GB (upgraded)

↓
MacBook Pro (Retina, 13-inch, Early2015)
CPU: 3.1 GHz Intel Core i7
Memory: 16GB DDR3
↓
MacBook Pro (13-inch, 2019, Four Thunderbolt 3 ports)
CPU: 2.8 GHz Intel Core i7
Memory: 16GB 2133 MHz LPDDR3

↓

MacBook Pro (13-inch, M1, 2020)
CPU: Apple M1 (APL1102) 8 cores (4 high-performance 3.2GHz, 4 high-efficiency 2.1 GHz)

GPU: Apple GPU 8 cores
Memory: 16GB 4266 MT/s LPDDR4X

↓

MacBook Pro (14-inch, M5, 2025)
CPU: Apple M5 10 cores (4 high-performance 4.6GHz, 6 high-efficiency 3.0GHz)

GPU: Apple GPU 10 cores

Neural Engine: 16 cores
Memory: 24GB 9600 MT/s LPDDR5X