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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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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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6楼2021-06-08 23:31:54
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9楼2021-08-02 11:51:05
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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
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14楼2022-09-06 20:36:43
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其他贴给过您答复，这里只是再拿出来说一遍，例如做杂化泛函、post-hf等，其中四中心积分还是非常复杂的，局域基组如果没有巧妙的办法处理这种积分效率将会比较低下，对KKR或者LMTO通常是要在ASA下面完成的。 这里文章我细看了一下其实还是在MTA上的，当然对线性标度方法确实不能要求太多。如果单从作为一个模拟软件来说，结构优化（也就是获得对核坐标梯度，应变梯度）是否能够进行等等一系列问题也都很重要。 有关于其他高（基组）精度的大规模方法你有兴趣可以参考这个https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3581784.3627037。当然，Gordon-Bell prize里面线性标度程序也有专门测试，这里不过多详述。 |
19楼2023-12-01 21:59:19
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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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23楼2023-12-25 22:48:20
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