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标题: 低标度量子化学程序LSQC 2.4发布 [打印本页]
作者Author: niobium 时间: 2019-11-17 20:02
标题: 低标度量子化学程序LSQC 2.4发布
低标度量子化学程序（Low Scaling Quantum Chemistry, LSQC）是用于大体系线性标度或低标度电子结构计算的程序包，由南京大学黎书华教授、李伟副教授课题组开发。LSQC 1.0版于2006年4月20日发布，当前版本为2019年10月1日发布的2.4版。本文简单介绍LSQC程序包的功能和特点，欢迎有大分子体系计算需求的老师和同学下载使用。
LSQC程序目前主要包含黎书华教授课题组开发的“普适的基于能量分块方法”（Generalized Energy-Based Fragmentation, GEBF）和“分子中的簇”（Cluster in Molecule, CIM）局域相关方法，在程序中分别对应GEBF模块和CIM模块。这两种方法均为线性标度方法，计算时间随体系增大仅线性增加，且可以高度并行化。
一、GEBF简介
LSQC中的GEBF模块是GEBF方法的一种高效的实现。
(, 下载次数 Times of downloads: 74)
GEBF方法产生子体系示意图
GEBF方法的计算流程简述如下：
(1) 对目标体系进行分块。
(2) 将“块”组合为静电嵌入的初始子体系（primitive subsystem），并用氢原子封端。
(3) 根据容斥原理推出衍生子体系（derived subsystem），保证目标体系的每个原子不重不漏。
(4) 用传统量子化学程序计算子体系的能量或能量梯度（其他性质）。
(5) 组合这些能量或能量梯度（其他性质）得到目标体系的能量或能量梯度（其他性质）。
当子体系使用X方法（如B3LYP）时，记为GEBF-X方法（如GEBF-B3LYP）。子体系的计算可由现有的量子化学软件完成，当前版本只支持Gaussian程序（G09和G16），在后续版本中会支持更多的程序。使用GEBF方法，目前可以实现对数百乃至数千原子的体系进行全量子计算，包括分子团簇、多肽链、蛋白质和折叠体等多种大体系的计算。
LSQC 2.4版支持的方法如下：
半经验方法（AM1、PM3、PM6等，取决于高斯支持的半经验方法）
Hartree-Fock
DFT（包括B3LYP、M06-2X等，取决于高斯支持的泛函，支持Grimme色散校正）
电子相关方法（MP2、MP3、MP4、CCSD、CCSD(T)）
支持以上方法水平下，如下性质的计算
单点能
结构优化
频率计算
红外强度
Raman强度
零点能
焓
Gibbs自由能
偶极矩
静态极化率
超极化率
核磁共振
计算实例：
(, 下载次数 Times of downloads: 76)
GEBF-M06-2X/6-31G(d)水平结构优化
582原子，6126基函数
计算时间：15小时 (16核)
二、CIM简介
CIM模块是CIM方法的一种高效的实现。CIM局域相关方法适合于对大体系进行post-HF计算。在CIM方法中，首先对整个分子进行HF计算，并将所得占据轨道局域化。每个局域占据分子轨道分别充当一次中心分子轨道，以其为中心，加上与之空间相邻的占据轨道和空轨道，共同构成一个轨道簇，记为簇P。这样，对于给定的局域占据分子轨道，其相关能的贡献可以通过求解簇P的MP2或CC方程而获得。轨道相关能在X方法（如MP2）下求得，则记为CIM-X方法（如CIM-MP2方法）。
CIM方法与GEBF方法类似，都可进行大体系的后HF计算。但由于CIM方法基于轨道对体系进行分片，相比GEBF方法更加黑箱化。部分体系，如金属氧化物、石墨烯分子片等难于进行基于原子的分片操作的体系，可以使用CIM方法计算。目前HF计算依赖免费开源程序PySCF。
LSQC 2.4版支持的方法如下：
目前仅支持以上两种方法的单点计算。同时当前版本也支持中等大小体系的传统MP2和RI-MP2的计算。
计算实例：
(, 下载次数 Times of downloads: 59)
CIM-RI-MP2/def2-TZVP 单点
884原子，19660基函数
计算时间（相关能部分）：36小时 (24核)
三、程序获取
LSQC对学术用户免费，可以在官方网站：
http://itcc.nju.edu.cn/lsqc
上下载使用。官方还提供了详细的安装和使用文档，欢迎大家使用。
作者Author: Novice 时间: 2019-11-17 20:56
围观
作者Author: pyscf 时间: 2019-11-18 06:34
为啥在这个时候发布呀？代码不公开吧
作者Author: niobium 时间: 2019-11-18 09:01
是说10月1号吗？巧合吧，哈哈。代码暂时不公开的。
作者Author: Accelerator 时间: 2019-11-18 11:28
大家如何看待这类基于分块的低标度方法？
作者Author: alystone 时间: 2019-11-18 12:25
有非官方benchmark吗
作者Author: niobium 时间: 2019-11-18 12:40
欢迎测试
作者Author: Frank 时间: 2019-11-18 18:11
请问你们的方法和 Fragment Molecular Orbital的方法相比有什么优缺点？
作者Author: 小范范1989 时间: 2019-11-23 18:55
老师好。我们这边集群是每个人一个账户，只有管理员采用root权限。
按照手册，安装cmake
(base) fanjz@node00:~> cmake --version
cmake version 3.16.0-rc4
CMake suite maintained and supported by Kitware (kitware.com/cmake).
(base) fanjz@node00:~>
然后按照手册，“”3. 为本 程序 声明路径 声明路径 、设置临时文件路径 、设置临时文件路径 、设置临时文件路径 、设置临时文件路径 、设置临时文件路径 （scratch路径 ）并保存 退出。 （通常在 （通常在 ~/.bashrc文件中进行）“”
我修改为这样子：
#LSQC package
#export lsroot=/nobackup/fanjz/software1/LSQC/lsqc-2.4
#export PATH=$lsroot/bin:$PANT
#export LD_LIBRARY_PATH=$lsroot/lib:$LD_LIBRARY_PATH
#export LSQC_SCRDIR=/nobackup/fanjz/software1/LSQC
#export CIM_BASDIR=$lsroot/basis
#export KMP_STACKSIZE=1G
# End of LSQC
其中这个我不知道对不对，#export LSQC_SCRDIR=/nobackup/fanjz/software1/LSQC scratch在哪？谢谢老师指点。
作者Author: niobium 时间: 2019-11-23 22:57
这是用来写临时文件的，你自己根据你的系统设置即可，可以和高斯的临时文件目录相同。最好设置在机器的高速硬盘上。
作者Author: 小范范1989 时间: 2019-11-24 08:00
# Envrionment setting for Gaussian16
#
export g16root=/home/software/g16A03
PATH=$g16root/g16:$PATH
export PATH
source $g16root/g16/bsd/g16.profile
#
# End of envrionment setting for Gaussian16
mkdir -p /tmp/$PBS_JOBID
cp -r $PBS_O_WORKDIR/* /tmp/$PBS_JOBID
cd /tmp/$PBS_JOBID
g16 TPBI.gjf
老师好，上面是我们的高斯脚本。是不是直接这么写就行？
export LSQC_SCRDIR=/tmp
我们都是每个人一个账户，只有管理员有root。计算的时候，才能登陆计算节点。谢谢老师
作者Author: biogon 时间: 2019-11-24 19:12
几千个原子的体系在分块用纯泛函和XTB比较有benchmark没
作者Author: zjxitcc 时间: 2019-11-25 09:47
本帖最后由 zjxitcc 于 2019-11-25 09:51 编辑
无。精度上无需这样benchmark，因为GEBF和CIM两种方法的（绝对）电子能量与传统方法的电子能量可以直接比较，相差在milliHartree级别，显然是精度高于xtb的。计算时间上就不好说了。
作者Author: zjxitcc 时间: 2019-11-25 10:38
软件问题发官方邮箱更为高效。
作者Author: biogon 时间: 2019-11-25 11:07
主要问题就是时间
作者Author: pyscf 时间: 2019-12-12 07:44
请问pbc-gebf有发布的计划吗？
作者Author: niobium 时间: 2019-12-12 09:12
下一个版本应该会发布
作者Author: ABetaCarw 时间: 2019-12-13 14:50
来自某养蚕学校 学生没有edu邮箱 两年前申请过该软件 在沉寂了几个月后 回复，pbc程序还没有发布，发布的程序是非周期性大分子的，如果需要的话需要以老师的名义申请使用……然而我是偷偷学计算的 然后就没有然后了
作者Author: niobium 时间: 2019-12-13 15:45
很抱歉，前两年程序的管理不太完善，周期性的版本目前还在整合中，过段时间应该会发布。
作者Author: zjxitcc 时间: 2019-12-13 15:49
现在也不完善
作者Author: hzfish 时间: 2021-4-4 20:44
现在支持pbc-gebf版本发布了吗？
作者Author: zjxitcc 时间: 2021-4-4 21:16
仍未发布
作者Author: 喵星大佬 时间: 2021-4-5 00:42
orca里的CIM和这个一样嘛？
作者Author: niobium 时间: 2021-4-7 10:37
原理一样，具体实现细节略有差别
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