完整材料计算案例分享：LAMMPS+第一性原理分子动力学

farfarcheng

【入门材料计算如履薄冰？掌握正确的方法才能游刃有余】

随着产业发展和技术进步，我们发现越来越多不同背景的朋友们都开始关注和研究材料计算。譬如，拥有实验背景的研发人员希望通过计算模拟来优化实验方案，从而节省时间和资源；而 AI 领域的研究者则期待探究如何将人工智能应用于材料设计，以更高效地开发新型材料。同时，化学、物理和工程等领域的同学们也在关心材料计算的进展，希望能与自己的研究方向相结合，共同推动科学技术的发展。

然而，对于许多朋友而言，“如何轻松快速地入门材料计算”仍是一个富有挑战性的问题。首先，材料计算涉及的理论知识较多，需要掌握量子力学、热力学等基本知识才能更好地理解计算结果。其次，材料计算软件种类繁多，不同软件之间存在一定的差异，使得初学者需要花费大量时间去熟悉并选择合适的软件。此外，计算资源和技术水平的限制也使得一些复杂的材料计算难以实现。在 AI、材料计算、材料实验三者正加速融合的当下，这个问题愈发需要我们共同探讨。

【动手实践：材料计算的第一步】

材料计算学科庞大且复杂，但对于初学者来说，无论理论知识还是模拟软件的学习，最重要的一点就是动手实践。正如那句俗话所说：“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”只有亲自动手实践，才能够真正理解和掌握材料计算的精髓。

为了帮助大家更轻松地学习和应用材料计算，我这里想分享一套从入门到深入的材料计算 Notebook 案例——「深度势能」材料计算上手指南。为大家呈现了一个完整的材料计算流程，包括 LAMMPS 经典分子动力学计算、第一性原理分子动力学计算、深度势能模型训练、模型验证、模型使用等环节。在这个案例中你将学到：

• 认识深度势能：阅读背景介绍，定位你与文档的「链接」。
• 运行分子动力学计算：跟随案例完整运行 LAMMPS 经典分子动力学计算与 ABACUS 第一性原理分子动力学计算。亲身实践后收获思考。
• 搭建深度势能模型：在这一部分，我们将指导你如何构建一个简单的深度势能模型，并教你如何优化模型参数，使其能够更好地拟合实际数据。
• 验证和评估模型：之后，我们将引导使用 DP-GEN 进行自动化训练，并完成模型验证和评估的过程，确保模型能够满足实际需求。
• 使用你训练的深度势能分子动力学模型进行分子动力学模拟！
  

图｜使用深度势能预测熔融碱金属氯化物的局域结构

通过这个案例，你将积累一次完整的材料计算实践经验，为后续深入学习奠定坚实基础。同时，这个案例完全来源于真实的研究工作，真实复现了材料计算工作内容。—— 哪怕是练习，我们也是认真的！

Notebook 链接：https://bohrium.dp.tech/notebook/286ce1a7e5dd4050aa68f7301b937264

【进阶之路：理论知识与实践水平并重】

深度势能模型只是材料计算领域的一个子领域，虽然该指南为初学者提供了一个很好的入门体验，但在材料计算的其他领域，如电子结构计算、热力学性质计算等，还需要进一步学习和实践。

当然，材料计算不仅仅包括实践，理论知识也是非常重要的一环。在掌握了基本实践经验之后，你还需要系统地学习材料计算的理论知识，如量子力学、统计力学、固体物理等。这些知识将帮助你更好地理解和运用材料计算方法，提高实践水平。

同时，持续关注学术前沿，了解最新的研究进展和方法，将使你始终站在材料计算领域的最前沿，为你的学术和职业生涯增加更多可能性。

欢迎关注我们的微信公众号NBHub，获取更多有趣的 Notebook 实践～


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