XTB MCP Server / XTB MCP 服务器

XTB MCP Server / XTB MCP サーバー

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概要

XTB MCP Server は、拡張タイトバインディング（XTB）量子化学計算の入力ファイルを生成するための包括的なツールを提供する Model Context Protocol（MCP）サーバーです。このサーバーは、Claude、Cursor、Windsurf などの AI アシスタントとシームレスに連携し、量子化学ワークフローのインテリジェントな自動化を実現します。

主な機能

• XTB 入力の完全な生成：主要なすべての計算タイプ（単一点、最適化、振動数、スキャン、MD）に対応
• 複数の XTB メソッド：GFN0、GFN1、GFN2、GFN-FF 力場に対応
• 構造形式の変換：XYZ ↔ COORD ↔ Gaussian 形式の処理
• 高度なサンプリング手法：メタダイナミクス、パスファインダー、基準振動追跡
• 波動関数解析：軌道解析、電子密度解析、分光法
• ONIOM 計算：多層 QM/MM 計算
• 入力検証：詳細なエラー報告を伴う包括的な検証
• 充実したドキュメント：パラメーターに関する詳細なドキュメントと例

プロジェクト構成

xtb-mcp-server/
├── main.py                     # MCP server entry point
├── requirements.txt            # Python dependencies
├── DEPLOYMENT_GUIDE.md         # Deployment instructions
├── PROJECT_SUMMARY.md          # Project overview
├── run_tests.py               # Test runner
├── test_mcp_functionality.py  # MCP functionality tests
├── final_validation.py        # Final validation script
├── xtb_input_generator/       # Core generator module
│   ├── __init__.py
│   ├── generator.py           # Main XTB input generator
│   └── structure_utils.py     # Structure format utilities
├── resources/                 # Template and documentation resources
│   ├── templates/             # XTB input templates
│   │   ├── singlepoint.xtb_tpl
│   │   ├── optimization.xtb_tpl
│   │   ├── frequency.xtb_tpl
│   │   ├── scan.xtb_tpl
│   │   ├── md.xtb_tpl
│   │   ├── sampling/          # Enhanced sampling templates
│   │   ├── wavefunction/      # Wavefunction analysis templates
│   │   └── advanced/          # Advanced calculation templates
│   ├── parameters/            # Method parameter documentation
│   │   ├── gfn0.md
│   │   ├── gfn1.md
│   │   └── gfn2.md
│   ├── formats/               # Input format specifications
│   │   └── input_spec.md
│   └── help/                  # Help documentation
│       └── faq.md
└── tests/                     # Comprehensive test suite
    ├── test_generator.py      # Generator functionality tests
    ├── test_structure_utils.py # Structure utility tests
    └── test_mcp_server.py     # MCP server integration tests

インストール

1. リポジトリをクローンします：

   git clone <repository-url>
   cd xtb-mcp-server
   

2. 依存関係をインストールします：

   pip install -r requirements.txt
   

3. テストを実行してインストールを確認します：

   python run_tests.py
   

MCP の設定

Claude Desktop

Claude Desktop の設定ファイル（claude_desktop_config.json）に追加します：

{
  "mcpServers": {
    "xtb-mcp-server": {
      "command": "python",
      "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"],
      "env": {}
    }
  }
}

Cursor

Cursor の MCP 設定に追加します：

{
  "mcpServers": {
    "xtb-mcp-server": {
      "command": "python",
      "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"]
    }
  }
}

Windsurf

Windsurf の設定で構成します：

{
  "mcp": {
    "servers": {
      "xtb-mcp-server": {
        "command": "python",
        "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"]
      }
    }
  }
}

使用例

例 1：基本的な構造最適化

ユーザー：「GFN2 メソッドを使って、水分子の構造最適化用 XTB 入力ファイルを生成してください」

AI アシスタントの応答：

I'll generate XTB input files for water molecule geometry optimization using the GFN2 method.

[Uses generate_xtb_input_package tool]

Generated files:
- structure.xyz: Water molecule coordinates
- xcontrol: Optimization settings with GFN2 method
- run_xtb.sh: Execution script

The optimization will use tight convergence criteria and the GFN2 method for accurate results.

例 2：溶媒中での振動数計算

ユーザー：「トルエン溶媒中のベンゼンについて、振動数計算を実行する必要があります。入力ファイルを設定してもらえますか？」

AI アシスタントの応答：

I'll set up frequency calculation input files for benzene in toluene solvent.

[Uses generate_xtb_input_package tool with frequency calculation type and toluene solvent]

Generated files include:
- Benzene structure in XYZ format
- xcontrol file with frequency calculation settings
- Toluene solvent model (GBSA)
- Temperature set to 298.15 K

The calculation will provide vibrational frequencies and thermodynamic properties.

例 3：拡張サンプリングの設定

ユーザー：「柔軟な分子の配座サンプリングを行うメタダイナミクスシミュレーションを設定してください」

AI アシスタントの応答：

I'll configure a metadynamics simulation for conformational sampling.

[Uses generate_enhanced_sampling_input tool]

Generated metadynamics setup:
- Collective variables: dihedral angles
- Gaussian height: 0.1 kcal/mol
- Gaussian width: 0.2 radians
- Deposition frequency: every 100 steps
- Temperature: 300 K

This will efficiently explore the conformational space of your molecule.

例 4：構造形式の変換

ユーザー：「この Gaussian 入力を XTB 計算用の XYZ 形式に変換してください」

AI アシスタントの応答：

I'll convert your Gaussian input file to XYZ format for XTB calculations.

[Uses convert_structure_file_format tool]

Conversion successful:
- Extracted molecular geometry from Gaussian input
- Generated clean XYZ format
- Preserved atomic coordinates and elements
- Ready for XTB calculations

The converted structure is now compatible with all XTB calculation types.

利用可能なツール

1. generate_xtb_input_package：XTB 入力ファイル一式を生成します
2. convert_structure_file_format：分子構造形式を相互に変換します
3. validate_xtb_input_files：XTB 入力ファイルの構文とパラメーターを検証します
4. generate_xcontrol_file：特定の設定を含む XTB 制御ファイルを生成します
5. explain_xtb_parameters：XTB パラメーターの詳細な説明を取得します
6. generate_enhanced_sampling_input：拡張サンプリング計算を設定します
7. generate_wavefunction_analysis_input：波動関数解析を設定します
8. generate_oniom_input：多層 ONIOM 計算を設定します
9. generate_spectroscopy_input：分光計算を設定します
10. analyze_trajectory：分子動力学トラジェクトリを解析します

リソース

このサーバーでは、豊富なドキュメントとテンプレートを利用できます：

• テンプレート：すべての計算タイプに対応した、事前設定済みの入力テンプレート
• パラメーター：GFN0、GFN1、GFN2 メソッドの詳細なドキュメント
• 形式：入力形式の仕様と例
• ヘルプ：よくある質問とトラブルシューティングガイド

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日本語

概要

XTB MCP サーバーは、拡張タイトバインディング（XTB）量子化学計算の入力ファイルを生成するための包括的なツールを提供する Model Context Protocol（MCP）サーバーです。このサーバーは、Claude、Cursor、Windsurf などの AI アシスタントとシームレスに連携し、量子化学ワークフローのインテリジェントな自動化を実現します。

主な機能

• XTB 入力の完全な生成：主要なすべての計算タイプ（単一点、最適化、振動数、スキャン、分子動力学）に対応
• 複数の XTB メソッド：GFN0、GFN1、GFN2、GFN-FF 力場に対応
• 構造形式の変換：XYZ ↔ COORD ↔ Gaussian 形式の処理
• 高度なサンプリング手法：メタダイナミクス、パスファインダー、基準振動追跡
• 波動関数解析：軌道解析、電子密度解析、分光法
• ONIOM 計算：多層 QM/MM 計算
• 入力検証：詳細なエラー報告を伴う包括的な検証
• 充実したドキュメント：パラメーターに関する詳細なドキュメントと例

プロジェクト構成

xtb-mcp-server/
├── main.py                     # MCP 服务器入口点
├── requirements.txt            # Python 依赖
├── DEPLOYMENT_GUIDE.md         # 部署指南
├── PROJECT_SUMMARY.md          # 项目概述
├── run_tests.py               # 测试运行器
├── test_mcp_functionality.py  # MCP 功能测试
├── final_validation.py        # 最终验证脚本
├── xtb_input_generator/       # 核心生成器模块
│   ├── __init__.py
│   ├── generator.py           # 主要 XTB 输入生成器
│   └── structure_utils.py     # 结构格式工具
├── resources/                 # 模板和文档资源
│   ├── templates/             # XTB 输入模板
│   │   ├── singlepoint.xtb_tpl
│   │   ├── optimization.xtb_tpl
│   │   ├── frequency.xtb_tpl
│   │   ├── scan.xtb_tpl
│   │   ├── md.xtb_tpl
│   │   ├── sampling/          # 增强采样模板
│   │   ├── wavefunction/      # 波函数分析模板
│   │   └── advanced/          # 高级计算模板
│   ├── parameters/            # 方法参数文档
│   │   ├── gfn0.md
│   │   ├── gfn1.md
│   │   └── gfn2.md
│   ├── formats/               # 输入格式规范
│   │   └── input_spec.md
│   └── help/                  # 帮助文档
│       └── faq.md
└── tests/                     # 全面测试套件
    ├── test_generator.py      # 生成器功能测试
    ├── test_structure_utils.py # 结构工具测试
    └── test_mcp_server.py     # MCP 服务器集成测试

インストール

1. リポジトリをクローンします：

   git clone <repository-url>
   cd xtb-mcp-server
   

2. 依存関係をインストールします：

   pip install -r requirements.txt
   

3. テストを実行してインストールを確認します：

   python run_tests.py
   

MCP の設定

Claude Desktop

Claude Desktop の設定ファイル（claude_desktop_config.json）に追加します：

{
  "mcpServers": {
    "xtb-mcp-server": {
      "command": "python",
      "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"],
      "env": {}
    }
  }
}

Cursor

在 Cursor MCP 配置中添加：

{
  "mcpServers": {
    "xtb-mcp-server": {
      "command": "python",
      "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"]
    }
  }
}

Windsurf

在 Windsurf 设置中配置：

{
  "mcp": {
    "servers": {
      "xtb-mcp-server": {
        "command": "python",
        "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"]
      }
    }
  }
}

使用示例

示例 1：基本几何优化

用户： "为水分子生成使用 GFN2 方法的几何优化 XTB 输入文件"

AI 助手回应：

我将为水分子生成使用 GFN2 方法的几何优化 XTB 输入文件。

[使用 generate_xtb_input_package 工具]

生成的文件：
- structure.xyz：水分子坐标
- xcontrol：使用 GFN2 方法的优化设置
- run_xtb.sh：执行脚本

优化将使用紧收敛标准和 GFN2 方法以获得准确结果。

示例 2：溶剂中的频率计算

用户： "我需要在甲苯溶剂中对苯进行频率计算。你能设置输入文件吗？"

AI 助手回应：

我将为苯在甲苯溶剂中的频率计算设置输入文件。

[使用带有频率计算类型和甲苯溶剂的 generate_xtb_input_package 工具]

生成的文件包括：
- XYZ 格式的苯结构
- 带有频率计算设置的 xcontrol 文件
- 甲苯溶剂模型（GBSA）
- 温度设置为 298.15 K

计算将提供振动频率和热力学性质。

示例 3：增强采样设置

用户： "为柔性分子的构象采样设置元动力学模拟"

AI 助手回应：

我将为构象采样配置元动力学模拟。

[使用 generate_enhanced_sampling_input 工具]

生成的元动力学设置：
- 集体变量：二面角
- 高斯高度：0.1 kcal/mol
- 高斯宽度：0.2 弧度
- 沉积频率：每 100 步
- 温度：300 K

这将有效探索分子的构象空间。

示例 4：结构格式转换

用户： "将这个 Gaussian 输入转换为 XTB 计算的 XYZ 格式"

AI 助手回应：

我将把您的 Gaussian 输入文件转换为 XTB 计算的 XYZ 格式。

[使用 convert_structure_file_format 工具]

转换成功：
- 从 Gaussian 输入中提取分子几何
- 生成清洁的 XYZ 格式
- 保留原子坐标和元素
- 准备用于 XTB 计算

转换后的结构现在与所有 XTB 计算类型兼容。

可用工具

1. generate_xtb_input_package：生成完整的 XTB 输入文件包
2. convert_structure_file_format：在分子结构格式之间转换
3. validate_xtb_input_files：验证 XTB 输入文件语法和参数
4. generate_xcontrol_file：生成具有特定设置的 XTB 控制文件
5. explain_xtb_parameters：获取 XTB 参数的详细解释
6. generate_enhanced_sampling_input：设置增强采样计算
7. generate_wavefunction_analysis_input：配置波函数分析
8. generate_oniom_input：设置多层 ONIOM 计算
9. generate_spectroscopy_input：配置光谱学计算
10. analyze_trajectory：分析分子动力学轨迹

资源

服务器提供对广泛文档和模板的访问：

• 模板：所有计算类型的预配置输入模板
• 参数：GFN0、GFN1 和 GFN2 方法的详细文档
• 格式：输入格式规范和示例
• 帮助：FAQ 和故障排除指南

许可证

本项目采用 MIT 许可证。

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支持

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