TOPAS y TOPAS-Academic: un programa de optimización que integra álgebra computacional y objetos cristalográficos escritos en C++

TOPAS y su variante académica TOPAS-Academic son programas de optimización de mínimos cuadrados no lineales escritos en el lenguaje de programación C++. Este documento describe su funcionalidad y arquitectura. Esta última es beneficiosa para los desarrolladores que buscan reducir el tiempo de desarrollo. TOPAS permite restricciones lineales y no lineales a través del uso de álgebra computacional, con dependencias de parámetros, necesarias para las derivadas de parámetros, determinadas automáticamente. Además, la función objetivo puede incluir limitaciones y penalizaciones, que nuevamente se definen utilizando álgebra computacional. Es importante una rutina de solución por gradiente conjugado con restricciones de contorno que guían las refinaciones hacia la convergencia. Gran parte de la funcionalidad de TOPAS se logra a través del uso de funcionalidad genérica; por ejemplo, la generación flexible de formas de picos permite describir las formas de los picos de tiempo de vuelo (TOF) mediante funciones genéricas. El núcleo de TOPAS puede ejecutarse desde la línea de comandos para operación en modo por lotes o desde una interfaz gráfica de usuario estrechamente integrada. La funcionalidad de TOPAS incluye ajuste de picos, refinamiento de Pawley y Le Bail, refinamiento de Rietveld, refinamiento de un solo cristal, refinamiento de función de distribución de pares, estructuras magnéticas, refinamiento de neutrones a longitud de onda constante, refinamiento TOF, análisis de fallos de apilamiento, refinamiento de Laue, indexación, inversión de carga y solución de estructuras a través de recocido simulado.