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第一性原理程序使用频度统计（2021）
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| 论坛内上一次统计这个问题可能是在2014年，时隔多年，有更多的程序可以被用于模拟研究供大家选择。本次统计原则上只包含Kohn-Sham框架下的求解引擎，半经验方法和激发态处理如DFTB和BGW等暂时不计入其中，其他的前后处理接口程序和图形显示程序如ASE和XCrysDen也不包含，更多没有被包含的程序大家也可以补充在帖子中。本次统计的目的是为了能够让大家更方便交流以及认识不同程序擅长解决的问题、算法上的优势，也欢迎跟帖交流讨论。 |
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卡开发发: 金币+5, 欢迎讨论 2021-08-02 11:45:05
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很可惜现在小木虫的热度已经远远低于隔壁计算化学公社了，也不见大佬们讨论一些热点问题了，太可惜了。我觉得可能需要新的开源社区取而代之了。 自打我做计算以来，一直接触的都是大体系，一般都是200个原子以上，所以我对平面波基组的软件没啥好感，因为算不动。我用的比较多的两个软件是Dmol3、ATK。一个用来算材料的性质，一个用来算器件的性能。 所以我一直关注的是软件的速度和性能的多样性吧。可能精度对我来说没有那么重要。 我觉得对于应用来说，可能更关注的是能计算大体系的软件以及一些非平衡状态下的性能。所以可能学术界常用的VASP和QE没有什么优势，可能CP2K能打开新的局面吧。 再讲讲开源软件和商业程序吧，其实我也一直非常希望看到有一些免费的计算软件出现，虽然软件相对于实验设备已经便宜太多了，但我觉得即便不开源能免费也是挺好的，能节省一大笔开支。 从学术界过渡到工业界以后，我觉得考虑计算的时候，可能更多的是站在用户的角度来考虑，我觉得用户、科研工作者以及开发者是三个不同的角度，可能也需要加强交流。 |
7楼2021-06-10 12:15:09
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CP2K功能是很多，MD的算法也不错。但是SCF相关算法稳健性太差了，体验做不上去，赝势和基组的精度也不大行。这点官方的测试我也看了一些，随基组增加总体精度是更接近全电子的结果了，但是相同赝势下基组极限偏离Abinit，显得十分奇怪。 至于开源/免费还是商业，我个人看法是，你看前面哪些体验的问题、还有一些参数优化的问题、算法的稳健性，甚至是代码效率的问题，都是需要巨大的人力物力的，开发者也要养家糊口，光靠一腔情怀很难让大家有长期的动力。要找个平衡的话，学术免费、商业/工业收费也许还是比较可取的。另外商业和开源不冲突，参考VASP。 |
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smartdata10楼2021-08-02 11:58:21
3楼2021-05-24 03:08:20
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卡开发发: 金币+5, 谢谢分享 2021-08-02 11:44:42
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我主要做晶体结构预测和分子动力学，常用VASP,最近开始用FHI-aims。另外，QE，CASTEP,WIEN2K也用过一段时间。 个人感觉，超过80%的晶体结构预测工作是用vasp做的。主要原因是，目前结构预测算法的采样能力有限，对大体系搜索效率下降明显。目前大多数预测的结构都在20个原子以下。不加限制的情况下，预测超过30个原子的体系已是有相当难度的工作。此外，由于结构预测时会产生大量不合理的初始结构，局域优化程序的稳健性对用户体验影响很大。所以，在目前结构预测算法的适用范围中，vasp可以说是又快又好。 当然，vasp的不足之处也有，比如DFPT只能算Gamma点。所以，有不少结构搜索文章是用vasp搜索，后面用QE或者WIEN2K来计算电子结构。 |
8楼2021-07-24 04:27:37
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笑死，你看他那个文章里面跑十万原子啥配置，再一个就是如果要做结构优化有什么问题（结论之前的一段）。 事实上DFT-FE（基于有限元基组）基本上也能做到一个数量级，上面GB prize有具体数据，并且功能方面没什么严重缺陷。国内也有程序入围过，有兴趣你可以关注上面GB prize文章Large-scale materials modeling at quantum accuracy: Ab initio simulations of quasicrystals and interacting extended defects in metallic alloys的引文37。 虽然我个人看法而言，P级或E级计算那些技术其实一般小的课题组还是很难用得上，几百至几千原子范围内能有很好的性价比就不错，再大的体系算不动的不只是电子结构方面，构象采样等等一系列事情就不太可以忽略了。 |
21楼2023-12-16 09:00:49
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24楼2023-12-27 02:55:26
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迄今，我个人最常使用的主要还是Quantum Espresso(QE)、DMol3。 QE的主要模块pw.x是基于赝势平面波框架的程序，赝势支持PSLib的超软赝势和PAW、GBRV超软赝势、ONCV框架的SG15和Dojo模守恒赝势，这些赝势的精度相对而言都比较高，QE允许这些赝势/PAW混合使用。QE处理二维体系比较友好，对于边界处理，外加电荷或者表面存在偶极矩的情况有专门的修正方法，也支持恒Fermi能级的计算。Hubbard模型支持各向同性的DFT+Ueff以及非各项同性的DFT+U+J以及考虑位点间排斥的DFT+U+V模型。后处理分析中支持RDG和ELF等（6.7之前的某些版本可能有bug，我和朋友已经向官方提交了修正版本），还有DFPT支持多q点计算声子谱。缺点当然也有，比如算法比较单一，迭代算法中可调的参数比较少，部分功能可能只支持模守恒赝势（如MetaGGA），溶剂化插件Environ相对来说也不那么好用，经常跟不上版本。 平面波基组尺寸要比原子轨道基组大很多，稍大一些尺寸的体系还是LCAO更快。不管原子相同不相同，或者这个位置有没有原子，平面波方法都一视同仁加上等间距的积分网格，比如表面上吸附个长链的分子或者纳米线亦或是分子的积分平面波效率要低很多。 |
2楼2021-05-01 08:39:06
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4楼2021-06-04 19:41:05
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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
卡开发发: 金币+2, 欢迎讨论 2021-08-02 11:45:16
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现在elk，wien2k做固体体系已经挺快了。fp方法麻烦的点还是在于改代码不好做 发自小木虫Android客户端 |
5楼2021-06-07 03:01:35
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