国产ABACUS第一性原理软件使用体验如何

Yan_njit

尊敬的各位老师
       最近打算尝试国产第一性原理软件ABACUS http://abacus.ustc.edu.cn/main.htm
支持一下国产，想问各位使用过的老师体验如何
        在此先感谢各位老师！

JamesBourbon

利益相关：AISI合作者，ABACUS toolchain作者

用ABACUS替代掉VASP做表面催化模拟有一段时间了，ABACUS的输入文件风格比较像VASP，里面很多东西则是借鉴了QE
LCAO基组下采用ELPA做对角化，SCF计算速度确实很不错，尤其是带较多真空层的，原子数目多的表面体系上计算效率能快出VASP不少
（但需要注意要把真空层放在y方向上，或者，至少不能放在z方向上，因为ABACUS的格点积分是在z轴上做的并行）
精度方面，开发者针对测试体系每天都在做测试，SCF精度肯定没问题，
我在含铁的催化体系上也做过收敛性测试，在官方提供的标准LCAO基组上就能达到做催化问题所需精度，和VASP计算结果只差的0.03eV（PBE）
目前正在进一步应用中。

ABACUS还支持杂化泛函方法（PBE0、HSE06），支持接入机器学习泛函DeePKS和机器学习势DeePMD，
并支持跑MD，以及在MD中调用FIRE方法进行优化。
我这边没有具体使用过，但相关的方法有一些已有工作
https://mp.weixin.qq.com/s/DXrE5zNHtjQw813Ho0OBIQ
https://mp.weixin.qq.com/s/ua0e4zO2t3kjTjVbNPee2Q

ABACUS目前的教程和文档比较完善的，社区也很活跃，有问题也可以直接在github或者微信群上与开发者取得联系
docs：https://abacus.deepmodeling.com/en/latest/index.html
中文教程；https://mcresearch.gitee.io/abacus-user-guide/
github仓库：https://github.com/deepmodeling/abacus-develop
目前ABACUS的更新非常快，两周左右能稳定出一个小版本，
3.4.0大版本近期内刚刚更新，其LCAO基组下的运行性能得到了进一步提升，并支持ASE，USPEX调用
https://mp.weixin.qq.com/s/_JFryTw58DMdqINdfAFoZw

说了这么多好话总得说点不足，目前感觉下来大概有
1. 安装困难，在笔者做出ABACUS toolchain之前，在服务器上安装ABACUS需要手动安装ELPA，ScaLAPCK等编译较为困难的库
当然这点已经被笔者基本解决
2. 小版本更新过快，导致习惯了VASP模式，5.4.4直接用到6.2.0出来再换的计算人不太适应，follow新特性需要一些effort
3. 目前的结构优化算法存在一些问题，尤其体现在hcp-111体系上。虽然可以调用ASE的优化算法解决，但会比较吃力。
但好在笔者的目标催化体系上ABACUS还是能正常计算的
4. 没有内置过渡态算法，需要接入ASE进行过渡态计算（目前笔者在做这方面的优化）
5. DFT+U模块存在收敛性问题。这点目前开发组正在完善

大体如此，如果要使用ABACUS欢迎采用笔者的toolchain方法安装，toolchain在ABACUS仓库中即可找到
有后续再补充。

JamesBourbon

（占个楼，留着之后补充感受）
总结：软件目前整体算是好用的，而且开发者也很乐于对接用户需求
不过现在开发者团队精力有限，优化事项要一个个来
目前SCF效率很不错了，希望其他的也能尽快更上

笔者现在正在和ABACUS团队一起推进ABACUS在催化领域的应用，欢迎大家关注

yzh

小众软件，可以尝试，支持国产，从我做起

Yan_njit

感谢各位老师的回复，马上想去试一下

ykhuang

大部分时间在做模拟，目前在ABACUS里稍微做了一点小玩意儿，来回答一下。
对于科学研究来讲我觉得国产不国产的不重要，毕竟这个领域的出名软件基本上都是国外的，比如vasp, quantum espresso, cp2k, fhi-aims等等。对应用端来讲，值得去用一个软件最大的意义是它好用，或者在某方面的长处能够覆盖它的劣势。一个有趣的地方是ABACUS开发团队对用户的体验的重视程度最近开始加强了，包括各个方面，从输入输出格式，到后处理接口，到用户群，以及维护Github的issue等等。不过需要让用户感知到的其实只是便捷而已，别的不需要用户操心太多。
楼上有说到ABACUS的数值原子轨道基，这个东西其实是用pbe, pw基波函数对一些体系算了波函数之后atom-wise拟合出来的，其实算是早于机器学习出现的那么一种“统计”，所以数值原子轨道基本是在线性组合“片段波函数”，但和真正的片段波函数方法还是有差别的。但团队内部有人接下来的工作计划是调研，然后提高数值原子轨道的质量。
所以pw是ABACUS在功能上的“基本盘”，是用来生成数值原子轨道的方法。但因为已经有不少杰出的平面波基周期性DFT程序，所以再做一个的科学意义要小于（）意义，毕竟用着其他开发组人员搞出来的赝势，经验和体会可能最起码短时间内走在他们前面有些难度，但另一方面学习意义其实也很重要。pw现在有PAW方法，并且GPU化应该是个在做的项目，毕竟pw也需要更快，虽然很少有人用。
所以lcao它快是因为fold了很多的pw轨道，所以要对角化的矩阵小了。但是如此其实还并算走到算法加速的尽头，还有更多的事情可以试，比如找一些办法来减少scf的步数等等。3.4版本还提高了双中心积分的计算精度，这是工程化开发的一个实际产物，但似乎对旧版本用户造成了一些困扰...

我觉得大可以试试ABACUS是不是真的好用，或者不好用。不好用那就明着说，用户群和Github-issue界面有什么就说什么。因为要做的事情很多，你优先提出来的，就有可能被在todo list中提高优先级。开发者基本都是国内的人，所以交流起来可能阻碍会小一点。
用一部分互联网大厂的语言稍微介绍一下ABACUS的开发和周边工作运行机制：
比起qe和vasp，ABACUS有一个有趣的“内部”“供需机制”：和DeepModeling的应用组进行合作，虽然DeepModeling那边也不是完全的应用，他们的产品可能都是预训练模型。因此他们会直接在杂化泛函、DFT+U等各方面提出使用需求，包括性能、计算精度、软件稳定性等各个方面，所以ABACUS应该/可能是要比qe和vasp多这么一个比较紧凑的闭环机制。
然后是常规的用户-开发组反馈机制，具体载体包括微信群和Github issue等等。
Github上issue-Pull request绑定机制是为了最大程度提高面对需求的开发效率。
更多关于开发团队内部的协同机制就没必要和用户介绍了...(大概

但我有自信说现在提供了质量最高的code development handson，如果你有轻度的代码修改需求，我觉得应该会提供不少帮助。链接在这里：https://ucoyxk075n.feishu.cn/docx/AQ3TdY6FaoWzuQx5BHmcjlB2nPg
就这样

newple

JamesBourbon 发表于 2023-10-12 09:20
利益相关：AISI合作者，ABACUS toolchain作者

用ABACUS替代掉VASP做表面催化模拟有一段时间了，ABACUS的 ...

你好，用toolchain安装能支持hse06的abacus，在运行第一步toolchain，安装相关elpa、libxc等都是成功的，但是第二步涉及cmake的时候总是出错。请问安装支持hse06的abacus有详细的安装教程吗？

JamesBourbon

newple 发表于 2023-10-27 08:57
你好，用toolchain安装能支持hse06的abacus，在运行第一步toolchain，安装相关elpa、libxc等都是成功的， ...

第二步是通过cmake来安装ABACUS本体，在各个依赖库都没问题的情况下，安装过程应当是没问题的。
如果遇到问题，ABACUS开发者建议的互动方式是在github page提出issue, 贴一下具体的操作方法和报错信息，方便进行问题的定位。

ABACUS issue页面: https://github.com/deepmodeling/abacus-develop/issues

newple

JamesBourbon 发表于 2023-11-2 19:31
第二步是通过cmake来安装ABACUS本体，在各个依赖库都没问题的情况下，安装过程应当是没问题的。
如果遇 ...

好的，谢谢

scottwu

日常使用完全ok。要选择的话，vasp在精度效率没优势还贵，abacus完全可以替代vasp，在我看来abacus和cp2k同一梯队，cp2k和abacus都有自身的一些完全可以克服的小优小劣，这种完全不是问题。如果都能满足需求，支持国产无可厚非。

熊啊熊

scottwu 发表于 2025-1-22 18:54
日常使用完全ok。要选择的话，vasp在精度效率没优势还贵，abacus完全可以替代vasp，在我看来abacus和cp2k同 ...

非常赞同