计算化学公社

标题: CP2K结构优化Fe2O3卡住（已解决） [打印本页]
作者
Author: PoorChaos    时间: 2022-8-18 14:22
标题: CP2K结构优化Fe2O3卡住（已解决）
本帖最后由 PoorChaos 于 2023-6-18 23:20 编辑

请问，用CP2K 9.1优化Fe2O3一切正常，同参数下（加了MAGNETIZATION，开了UKS）优化NiFe2O3，8.2版、9.1版本、2022.1 版均卡住，但是不报错，试过论坛里改成LBFGS，加PREFERRED_DIAG_LIBRARY SL，还是会卡主，有什么解决办法吗
附件为Fe2O3的inp和out、NiFe2O3的inp文件，以及卡住的NiFe2O3.out
(, 下载次数 Times of downloads: 112) (, 下载次数 Times of downloads: 19) [attach]53872[/attach] (, 下载次数 Times of downloads: 6)
有时候看到“ SCF WAVEFUNCTION OPTIMIZATION” 之后, 下面不再有东西出现，有时候是OPTIMIZATION STEP * 某一步后不再出现新的内容
(, 下载次数 Times of downloads: 35) (, 下载次数 Times of downloads: 28)

2022年8月21日 更新

我将该结构，抠出一个氧空位，其他参数不变（即附件中inp的参数），依然卡住，按#L8 说法是不收敛
在上述基础上
改   ALPHA 0.2 #Default. Mixing 40% of new density matrix with the old one
      NBROYDEN 16 #Default is 4. Number of previous steps stored for the actual mixing scheme
目前正常运行中，估计会正常跑完

另个一inp (, 下载次数 Times of downloads: 19)

2022年9月3日
初始结构用MS做了分子力学粗优化，用Multiwfn默认设置创建inp，最后CP2K8.2 2022.1 成功跑完收敛
看了还是初始结构问题


2023年4月24日
根据最近计算NiFe2O4，一点点经验

重新切面建模，仔细检查模型

如果加了MAGNETIZATION，在打开UKS后，最好用Multiwfn 设置磁性后自动生成的自旋多重度，如果设置的离实际的spin高出太多，优化一段时间后会报错，Invalid last k specified (A)
Routine Calling stack
12 dbcsr multiply_generic
11 cp dbcsr plus fm fm t native
10 calculate dm sparse
9 qs scf new mos
8 scf env do scf inner loop
7 scf env do scf
6 qs energies
5 qs forces
4 cp eval at
3 geoopt bfgs
2 cp geo opt
1 CP2K

报错了很多次，核对以后几乎每次都是初始MULTIPLICITY 设置的与真实高出太多

在上述MULTIPLICITY下，手动微调 Fe MAGNETIZATION 3.9 ，Ni MAGNETIZATION -1.2，O MAGNETIZATION 0.2

如果不知道微调 MAGNETIZATION多少，可以尝试跑一圈SCF后，在out文件Mulliken Population Analysis 下查看spin moment，可能看到Fe 在3.几，Ni可能 在-1.几，或1.几，根据这个数值在inp里手动修改MAGNETIZATION

删除了DFT+U，如果用了DFT+U，就不要设置KPOINTS，两个暂时不能共存，报错

测试了CUTOFF 600    ，REL_CUTOFF 55或60

最终70多步顺利优化完毕，inp、xyz、out如下
(, 下载次数 Times of downloads: 55) (, 下载次数 Times of downloads: 7) (, 下载次数 Times of downloads: 33)

【运行环境：RockyLinux 9.1，CP2K 2023.1，OpenMPI 4.1.1，按sob老师推荐方法编译】


2023年6月18日更新
之前的entity是SCF不收敛，改了很多次，又重新建模，表面保持计量比，上下表面尽量对称
然后用CQ方法正常优化结束，但波函数的SCF没收敛，然后用restart坐标为输入文件，读取前面优化后的wfn，又优化一次，SCF收敛了 (, 下载次数 Times of downloads: 22) (, 下载次数 Times of downloads: 11) (, 下载次数 Times of downloads: 14)

















作者
Author: abin    时间: 2022-8-18 14:58
卡住不动指的是什么?

是说看到“ SCF WAVEFUNCTION OPTIMIZATION” 之后, 下面不再有东西出现吗?

我测试了下, 能看到如下信息:
  1. Re-scaling the density matrix to get the right number of electrons for spin 2
  2.                   # Electrons              Trace(P)               Scaling factor
  3.                           453               399.000                        1.135


  6. SCF WAVEFUNCTION OPTIMIZATION

  8.   Step     Update method      Time    Convergence         Total energy    Change
  9.   ------------------------------------------------------------------------------
  10.      1 NoMix/Diag. 0.40E+00    6.6     1.13924831     -5461.2483056840 -5.46E+03
  11.      2 Broy./Diag. 0.40E+00    9.8     4.07831993     -5338.3980483503  1.23E+02
  12.      3 Broy./Diag. 0.40E+00    9.0     3.95099880     -5418.4074850315 -8.00E+01
  13.      4 Broy./Diag. 0.40E+00    9.0     0.85884212     -5451.0128234397 -3.26E+01
  14.      5 Broy./Diag. 0.40E+00    8.9     0.91274368     -5479.4141811147 -2.84E+01
  15.      6 Broy./Diag. 0.40E+00    9.0     0.95566440     -5470.6738351461  8.74E+00
  16.      7 Broy./Diag. 0.40E+00    9.0     0.91686621     -5444.4122158036  2.63E+01
  17.      8 Broy./Diag. 0.40E+00    9.1     0.92374967     -5450.4658909321 -6.05E+00
  18.      9 Broy./Diag. 0.40E+00    9.2     0.89731021     -5443.7179471450  6.75E+00
复制代码
作者
Author: PoorChaos    时间: 2022-8-18 15:30
abin 发表于 2022-8-18 14:58
卡住不动指的是什么?

是说看到“ SCF WAVEFUNCTION OPTIMIZATION” 之后, 下面不再有东西出现吗?

会算到某一步SCF WAVEFUNCTION OPTIMIZATION 然后后面就再也不出东西了
OPTIMIZATION step 2、4、8步都可能
作者
Author: abin    时间: 2022-8-18 16:03
PoorChaos 发表于 2022-8-18 15:30
会算到某一步SCF WAVEFUNCTION OPTIMIZATION 然后后面就再也不出东西了
OPTIMIZATION step 2、4、8步都 ...

每完成一步, 需要多久啊?

我可能没有空闲的机器来测试.

如果你认为你bug, 及时去github issue才是解决方案.
作者
Author: PoorChaos    时间: 2022-8-18 21:48
abin 发表于 2022-8-18 16:03
每完成一步, 需要多久啊?

我可能没有空闲的机器来测试.

卡住之前完成的每一步都挺快。同一个inp我用了CP2K 8.2  9.1  2022.1 三个版本。我再琢磨琢磨吧。谢谢！！
作者
Author: ChemG    时间: 2022-8-19 09:53
有点像CP2K 8版本中优化卡住的情况，可以根据 http://bbs.keinsci.com/thread-25553-1-1.html 帖子试试在&GLOBAL中加入PREFERRED_DIAG_LIBRARY SL。
作者
Author: PoorChaos    时间: 2022-8-19 14:38
ChemG 发表于 2022-8-19 09:53
有点像CP2K 8版本中优化卡住的情况，可以根据 http://bbs.keinsci.com/thread-25553-1-1.html 帖子试试在&G ...

谢谢，已尝试，依旧
作者
Author: Quantum198907    时间: 2022-8-20 14:41
楼主好！我测试了一下，和你的问题一样（CP2K 2022.1，toolchain编译）。但是我发现你给出的结构SCF一直不收敛，更不用说几何结构了。个人感觉应该是初始结构的相关参数有问题。
作者
Author: PoorChaos    时间: 2022-8-20 17:00
Quantum198907 发表于 2022-8-20 14:41
楼主好！我测试了一下，和你的问题一样（CP2K 2022.1，toolchain编译）。但是我发现你给出的结构SCF一直不 ...

好的 我再试试。我用MS切面转成cif，也用了castep优化收敛后的结构作为输入文件转成cif 然后multiwfn转成inp
我再多试试初始结构
谢谢！
作者
Author: sobereva    时间: 2022-8-21 22:23
以前遇到过36核用popt版优化一个体系会卡住，用了16核就能跑，用ssmp版也能跑。可以尝试不同核数，以及用ssmp版
作者
Author: PoorChaos    时间: 2022-8-22 10:24
sobereva 发表于 2022-8-21 22:23
以前遇到过36核用popt版优化一个体系会卡住，用了16核就能跑，用ssmp版也能跑。可以尝试不同核数，以及用ss ...

好 谢谢老师！！
作者
Author: Quantum198907    时间: 2022-8-22 15:28
PoorChaos 发表于 2022-8-22 10:24
好 谢谢老师！！

社长提到的问题我就遇到过（CP2K 8.2），综合判断下来是和并行软件有关，我当时把openmpi换成mpich就好了。但你的这个体系我就是用mpich并行的，还是跑不过去
作者
Author: PoorChaos    时间: 2022-8-22 15:47
本帖最后由 PoorChaos 于 2022-8-22 15:49 编辑
Quantum198907 发表于 2022-8-22 15:28
社长提到的问题我就遇到过（CP2K 8.2），综合判断下来是和并行软件有关，我当时把openmpi换成mpich就好了 ...

我上传另一个输入文件到附件（也是卡住），若有空您测试一下
作者
Author: waitingseven    时间: 2022-8-23 09:16
PoorChaos 发表于 2022-8-22 15:47
我上传另一个输入文件到附件（也是卡住），若有空您测试一下

我用的cp2k8.2版本，结构优化的时候会优化到某一个离子步卡住，但是不是所有结构优化都卡住，很多时候都没事儿
作者
Author: PoorChaos    时间: 2022-8-23 21:21
waitingseven 发表于 2022-8-23 09:16
我用的cp2k8.2版本，结构优化的时候会优化到某一个离子步卡住，但是不是所有结构优化都卡住，很多时候都 ...

是啊  好苦恼
作者
Author: asd9998876    时间: 2022-9-1 22:57
楼主想请教一下，cp2k里面的U值是怎么确定的呀，VASP里面的直接拿过来不停的报错
作者
Author: PoorChaos    时间: 2022-9-2 09:27
asd9998876 发表于 2022-9-1 22:57
楼主想请教一下，cp2k里面的U值是怎么确定的呀，VASP里面的直接拿过来不停的报错

U值通过查文献确定。至于报错，请教论坛里的大佬
作者
Author: sigma-jlu    时间: 2023-4-23 19:04
不知楼主问题解决没有？

我刚用cp2k跑了一个手头的Fe2O3，正常结束，供参考。

作者
Author: sigma-jlu    时间: 2023-4-23 19:08
阅读了楼主的Fe2O3.inp文件，有几个地方供商榷：
第68行  MAGNETIZATION  3 //为什么是3？
第81行   MULTIPLICITY    1 //自旋多重度建议为2
第125-149行 Motion字段，真的必要吗？
作者
Author: PoorChaos    时间: 2023-4-23 20:01
sigma-jlu 发表于 2023-4-23 19:08
阅读了楼主的Fe2O3.inp文件，有几个地方供商榷：
第68行  MAGNETIZATION  3 //为什么是3？
第81行   MULT ...

通过Multiwfn设置好 magnetization，最后会inp会自动生成对应的MULTIPLICITY
作者
Author: sigma-jlu    时间: 2023-4-23 20:12
本帖最后由 sigma-jlu 于 2023-4-24 09:02 编辑
PoorChaos 发表于 2023-4-23 20:01
通过Multiwfn设置好 magnetization，最后会inp会自动生成对应的MULTIPLICITY

multiwfn生成的可能没有考虑到反铁磁这个特殊情况，这里设成2应更合适。
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2024-04-24自纠错：好好理解楼主20230424更新内容，没有哪个固定值是更好这么一说。

作者
Author: sobereva    时间: 2023-4-24 03:53
asd9998876 发表于 2022-9-1 22:57
楼主想请教一下，cp2k里面的U值是怎么确定的呀，VASP里面的直接拿过来不停的报错

CP2K绝对不能借用VASP等平面波程序的Ueff参数，严重偏高。用文献里的值的情况，必须取CP2K用户拟合的参数，或者至少是其它基于原子中心基函数的程序的用户弄的。
作者
Author: sigma-jlu    时间: 2023-4-24 08:59
本帖最后由 sigma-jlu 于 2023-4-24 10:06 编辑
sobereva 发表于 2023-4-24 03:53
CP2K绝对不能借用VASP等平面波程序的Ueff参数，严重偏高。用文献里的值的情况，必须取CP2K用户拟合的参数 ...

有道理，结合楼主在2023-04-24更新的内容，我比昨天更明白MAGNETIZATION、MULTIPLICITY以及Ueff等参数在实际操作的时候以兼顾整体自洽为主要目标，不能照搬教科书或文献中的碎片信息，在实际的体系中，Magnetization与Ueff都是柔性的。

####
此外，楼主也提到Fe2O3中Alpha与Mixing两个参数影响收敛 “正常运行中，估计会正常跑完”，我这边测试发现并不能跑完；又提到用M$优化结构后解决问题，再留意到问题愿因可能是单胞参数过大，而且原子数目跟标准对称性的赤铁矿结构差异颇大，加上PBC设成XY，如果不是执意要算薄膜的话，应该为XYZ，也许根源在这？

作者
Author: sigma-jlu    时间: 2023-4-24 10:42
经过调整与运行分析，我好像找到楼主最初询问的“跑不完”的问题症结在 motion章节，geo_opt字段：
   MAX_ITER 250；
如果MAX_SCF 128，程序在这两个嵌套的循环，假设每轮scf消耗时间10分钟(本人的i7四核win版本)，总运行时间可不是250*10分钟（接近2天时间），其实从目前的前两轮结果分析来看，中间变化最小能量已大1e-3 eV量级，已达收敛，真的没必要继续跑剩下的248轮geo_opt了。
out文件附后供参考。
作者
Author: PoorChaos    时间: 2023-4-25 11:19
sigma-jlu 发表于 2023-4-24 10:42
经过调整与运行分析，我好像找到楼主最初询问的“跑不完”的问题症结在 motion章节，geo_opt字段：
   MAX ...

十分感谢！
作者
Author: PoorChaos    时间: 2023-4-25 11:34
sigma-jlu 发表于 2023-4-24 10:42
经过调整与运行分析，我好像找到楼主最初询问的“跑不完”的问题症结在 motion章节，geo_opt字段：
   MAX ...

为什么达到1e-03级别可以认为收敛，在inp中应该怎么调整？
作者
Author: sigma-jlu    时间: 2023-4-25 15:30
PoorChaos 发表于 2023-4-25 11:34
为什么达到1e-03级别可以认为收敛，在inp中应该怎么调整？

1e-3相比接近稳定的能量，已经是ppm量级。
在EPS_SCF 关键字设置？
作者
Author: PoorChaos    时间: 2023-4-26 19:59
sigma-jlu 发表于 2023-4-24 08:59
有道理，结合楼主在2023-04-24更新的内容，我比昨天更明白MAGNETIZATION、MULTIPLICITY以及Ueff等参数在 ...

后面都是设置成XYZ了。以前设置XY是没理解sob老师在其他博文中的意思错误设置了
作者
Author: PoorChaos    时间: 2023-6-15 12:24
Quantum198907 发表于 2022-8-20 14:41
楼主好！我测试了一下，和你的问题一样（CP2K 2022.1，toolchain编译）。但是我发现你给出的结构SCF一直不 ...

对，改了初始结构，很快收敛
作者
Author: PoorChaos    时间: 2023-6-15 12:25
asd9998876 发表于 2022-9-1 22:57
楼主想请教一下，cp2k里面的U值是怎么确定的呀，VASP里面的直接拿过来不停的报错

使用社长开发的 Multiwfn 生成CP2K的inp文件（墙裂推荐）
使用Multiwfn非常便利地创建CP2K程序的输入文件
http://sobereva.com/587



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