欢迎参加第3届北京科音CP2K第一性原理计算培训班，征服周期性计算！(3月16-19日,北京)

sobereva

2024-3-9补充：在2024-2-17第一轮通知发布之后，我们又结合今年刚发布不久的CP2K 2024.1版的新特征对本次培训讲授内容作了非常重要且大量的追加，其中尤其关键的是杂化泛函计算时考虑k点的RI-HFXk算法的相关内容。此外，由于第2届相对于第1届，以及本届相对于第2届的内容都有了巨量增加和更新，之前有大量往届学员向我们表示希望能有机会获得培训中更新的内容，因此我们公布了对往届学员以不到场方式自费参加本次培训的重要优惠。详情请参见http://bbs.keinsci.com/thread-43683-1-1.html

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2024-2-17更新：报名已经正式开始，请见http://www.keinsci.com/workshop/3KFP页面。以下为报名开始前的预告

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北京科音自然科学研究中心（http://www.keinsci.com）将于2024年3月16至19日于北京冠京饭店举办“第3届北京科音CP2K第一性原理计算培训班”。本文为培训预告，培训正式报名将于2024年2月17日中午12:00在北京科音官网的http://www.keinsci.com/workshop/3KFP页面正式开始，请欲报名者做好准备，切勿错过难得的学习机会！人数有限，报满即止，欢迎相互转告！

与培训有关的信息，如报名流程、发票、住宿、讲义、有没有线上培训等问题，见《北京科音办的培训班FAQ》（http://bbs.keinsci.com/thread-5098-1-1.html）。如果仔细看了FAQ对于培训仍有不清楚的问题，请发电子邮件到北京科音官方邮箱keinsci[at]sina.com咨询。


培训介绍

第一性原理（first principle）计算主要是指通过计算机计算的方式、使用基于量子力学的方法研究周期性体系，主要涉及固体、液体及其界面相关的各种问题的研究。研究的问题比如：固体表面的吸附能和势垒、表面催化反应机理、晶体的几何结构和电子结构，材料的各种性质（比如磁性、内聚能、晶格能、弹性、热膨胀系数、极化率）、凝聚相体系的各种电子和振动光谱，等等。北京科音CP2K第一性原理计算培训班就是专门讲授如何做第一性原理计算研究各类问题。

本培训基于非常知名的第一性原理程序CP2K（https://www.cp2k.org）来讲授。为什么此培训专门选择CP2K而不是基于VASP等其它程序来讲授？这是因为CP2K有非常多的关键性优点，包括：功能非常全面（被业界誉为瑞士军刀），支持的理论方法特别丰富，计算速度超级快，完全开源免费，发展迅猛。在流行的普适性的第一性原理程序里CP2K做DFT计算几乎是最快的，尤其是对于中、大体系计算速度更是彻底碾压VASP等绝大多数第一性原理程序（快一个数量级及以上！），这是因为CP2K在数值算法方面有大量独有的黑科技、开发者对计算效率极其看重。由于CP2K的这些关键性优点，CP2K的用户增长迅速，受到越来越多的关注。基于CP2K程序的研究文章频繁在Nature、Science、Angew. Chem.、JACS、PNAS、PRL等高档次的期刊上发表（参看官方罗列的一些亮点文章列表：https://www.cp2k.org/science）。毫不夸张地说，熟练掌握CP2K，就相当于拥有了第一性原理研究的一个顶级武器，而且抓住了未来！由于上述不可替代的优点，CP2K是踏入第一性原理领域研究最先应当应当熟练使用的程序。应当注意的是，虽然周期性体系的计算是CP2K最主要的应用领域，但千万不要误以为CP2K只能算周期性体系。CP2K也同样适用于算分子、团簇等孤立体系，而且CP2K对几百原子及以上的大体系的DFT计算速度比Gaussian、ORCA等主流量子化学程序通常还快得多得多。可见CP2K能研究的体系相当普适。

本培训内容精心设计，对理论背景和程序使用并重。培训会把第一性原理计算研究各类问题所涉及的各种背景知识进行全面又恰到好处的讲解，使得参加者清楚地知道算的是什么、能完全理解为什么这样算，而又不会摆出过多的会令人看晕的枯燥的数学公式。本培训对CP2K程序的讲解可谓细致到每个角落，对计算各种问题涉及到的CP2K的输入文件写法、各种主要选项会进行清晰、细致、系统的介绍，对CP2K计算涉及的关键性的算法（尤其是CP2K独家的）都会掰开了揉碎了解释，使得参加者真正懂得如何又好又快又正确地用CP2K高效率地计算。对每类问题的计算，培训里都会给出丰富且非常精心设计的例子，以使得参加者能够领会面对不同类型的问题该怎么计算、分析、讨论，把这些例子都充分搞懂后后参加者就有了足够的举一反三的能力应对自己实际课题涉及的计算。参加本培训后，学员将完全具备独立完成第一性原理研究工作的能力。

本培训里还涉及到许多辅助程序，用于建模、可视化、分析处理等目的，如VMD、GaussView、VESTA、Shermo、phonopy、各种shell和Python脚本等。其中最关键的是北京科音卢天开发的非常知名的电子波函数分析程序Multiwfn（http://sobereva.com/multiwfn）。结合CP2K产生的波函数信息Multiwfn不仅可以做丰富的电子结构分析，Multiwfn还提供了许多其它的CP2K辅助功能，如观看结构和晶体轨道、绘制振动/电子吸收/NMR谱、绘制能带结构、绘制DOS/PDOS/OPDOS、诸多实用的几何操作。还一个尤其重要的是Multiwfn提供了精心设计、长期反复打磨的CP2K输入文件创建功能，在http://sobereva.com/587中对其中一小部分用法做了简略介绍。此功能可以令CP2K输入文件的创建变得异乎寻常的简单！原本需要有经验的CP2K使用者花不少时间写的上百行的输入文件（往往还需要反复试错、查阅许多资料来回折腾最后才能正确跑起来），初学者依靠Multiwfn只需要照着屏幕上的提示敲几下键盘就能轻松创建出来（有些情况再根据实际需要手动稍微编辑几行即可），这扫除了CP2K使用的最大不便和门槛，使得CP2K从使用复杂麻烦的程序摇身变成了使用特别方便省事的程序，至少绝对不会比VASP、Quantum ESPRESSO难。在本培训中讲解各种例子的时候都会基于Multiwfn来创建输入文件，参加者会深刻感受到借助Multiwfn使用CP2K真是简单、爽滑极了！（但同时也必须掌握许多关键性知识，绝对不能稀里糊涂当黑箱来用，这些知识和要点都是培训里会着重讲解的）

关于本培训的深度：本培训既不是初级班，也不是中级班，也不是高级班，而是深入浅出、从入门到精通。各个主题从CP2K相应功能的基础使用开始讲起，然后讲授的内容再不断加深、扩展。这使得CP2K和第一性原理计算零基础的学员能顺利上手，又完全不是只学点皮毛程度的初级操作，而是能在反复消化本培训内容后能达到比较高阶、应用自如的程度。由于本培训内容系统性非常强、涵盖的主题广泛、内容含金量高，而且大量内容都是别的地方完全学不到的，因此即便是具有较长时间CP2K使用经验的人，通过参加本培训也一定能达到查缺补漏、深化理解、拓展视野、更新知识、提升整体水平、掌握更多关键性的经验技巧的效果。

很值得一提的是，CP2K的自学难度实在是要用奇大来形容，是所有主流计算程序里几乎最难自学的，因为涉及的知识和大大小小的坑超超超极多，输入文件冗长且逻辑复杂，手册很不理想（写得极其简略和抽象，惜字如金，很多极为关键的要点只字不提），学习资源还颇为匮乏（官方学习资源又少又零散，有的还带有错误、存在误导性、不兼容当前版本，第三方资料更是少之又少）。这几点凡是自学过CP2K的人都会深有感触。我们真心不建议新人自行从网上收集零七八碎的资料去啃CP2K，这样学习效率实在太太太低了，不仅难以在短时间内摸出门道还容易越学越糊涂、感到非常烧脑。而本培训讲授的内容可谓把CP2K使用的每一个坑都填平了，讲义称为CP2K使用圣经都不过分。我们相信用过一段时间CP2K的人拿到本培训的超高含金量、我们呕心沥血制作的讲义时都将会有如获至宝的感觉！并在参加培训后会感叹之前自己白走了巨量弯路、在反复摸索和碰壁过程中白浪费了太多时间！

曾分别于2023年3月、10月举办的本培训的第1届、第2届都获得了巨大的成功，有学员对本培训的内容丰富程度甚至都用了“叹为观止”来形容！ 第1届和第2届的回顾和学员参后感想见http://bbs.keinsci.com/thread-35675-1-1.html和http://bbs.keinsci.com/thread-40220-1-1.html，欢迎查看！本次CP2K第一性原理计算培训班将一如既往保持北京科音培训的高水准，继续对质量有最苛刻的要求。

本次培训在第2届的基础上又做了很多更新和补充，以迎合目前CP2K最新2024.1版本，并使得培训内容进一步充实和完美：

• CP2K的基础知识部分：加入了控制产生restart文件和输出信息的各种相关选项的含义及用法的详细的介绍、加入了关于iteration level的介绍
• 第一性原理计算的理论基础部分：加入了周期性计算带电体系的细节说明（背景补偿电荷、Makov-Payne校正、SCPC方法等）、周期性体系轨道的绝对能量的任意性问题
• 电子结构分析部分：加入了在高压下具有绝缘特征的Na晶体的ELF计算和分析例子，并同时讲解基于文献中的晶胞和原子分数坐标构建满足特定空间群的晶体结构的方法。加入了观看特定k点轨道波函数的方法
• 第一性原理动力学部分：加入了反应性动力学过程中物质组成的分析工具简介
  

虽然第一性原理计算程序很多、各有各的用法，但做理论计算涉及的背景知识、研究的对象、用到的理论和算法、建模和可视化工具、分析工具、问题的讨论方式等，都是极大程度互通的，交集非常大。由于这些在本培训里都讲得很全面详细，因此即便你是Quantum ESPRESSO、VASP、CASTEP、Abinit、Wien2k、Crystal等其它第一性原理程序的用户，参加本培训也极有好处！本培训广阔的内容远不是让学员仅仅了解CP2K的使用而已，掌握本培训所讲知识后再自学其它第一性原理程序的使用都会没有压力。


培训内容

培训讲授的主题如下。由于内容过于丰富，具体内容介绍这里写不下（约1.5万字！​），因此请参见讲授内容的专门的介绍页面：http://www.keinsci.com/workshop/KFP_content.html#detail

• 第一性原理计算概述
• 第一性原理计算的理论基础
• 晶体结构和材料高通量筛选的库
• CP2K的基础知识
• 能量的计算及相关问题
• 磁性体系的计算
• DFT+U的计算
• GW的计算
• 结构优化
• 电子结构的分析
• 能带结构和态密度的计算
• 相互作用的计算与分析
• 振动分析与振动光谱
• 热力学量及能量相关属性的计算
• 过渡态搜索与反应路径的产生
• 第一性原理分子动力学模拟
• 分子力学与QM/MM计算
• 电子激发与X光光谱的计算
• 隐式溶剂模型的使用
• 弹性性质的计算
• NMR的计算
• 电子g因子与超精细耦合的计算
• 约束性DFT与电子耦合的计算
• 路径积分分子动力学
• 第一性原理程序盘点
• 第一性原理相关书籍
  

本培训内容浩瀚，呕心沥血精心制作的幻灯片多达超过2200页！培训时会以黑白印刷装订成纸质讲义发给每位学员。

培训提供的相关电子文件超过多达2500个以上，包括所有用到的晶体结构文件、所有例子的完整的输入和输出文件、各种培训中用到的辅助程序和脚本、一些重要的电子文档，等等。

由于本培训的信息量真是超超超级大，有限的4天时间内讲不完，因此我们还向学员提供10个小时有余的补充视频，相当于额外又讲了一天多的信息量，所以本培训可以视为是4+1.2天的课程。

本培训有专属的QQ群，培训结束后一周内如果对培训所讲的内容有任何疑问、没完全搞懂的地方都可以在群里提问。即便在群解散后，讲授者依然会永久地、无偿地在9000人的规模最大、最活跃的计算化学QQ群“思想家公社”（18616395、466017436、764390338，哪个能搜到说明哪个目前能加）和我们创办的最专业、人气最高的综合性计算化学论坛“计算化学公社”（http://www.keinsci.com）中对学员学习和科研过程中遇到的问题进行解答。

关于新人是否适合参加本培训、需要有什么预备知识的问题，请参见培训详细介绍页面（http://www.keinsci.com/workshop/KFP_content.html）中的“关于初学者/新人是否适合参加CP2K培训的问题”一节的专门说明。


讲授者介绍

卢 天

现任北京科音自然科学研究中心主任，在量子化学、波函数分析、分子模拟、第一性原理方面有长期深入的研究，是用户遍及超过90个国家的知名量子化学波函数分析程序Multiwfn（http://sobereva.com/multiwfn）的开发者。发表SCI论文90余篇，已被引用达3.5万次，连续入选Elsevier中国高被引学者名单，入选全球学者库网站公布的全球排名前10000的中国学者名单。担任过Nature Chemistry/Communication、Angew. Chem.、J. Phys. Chem. Lett.、Inorg. Chem.、J. Org. Chem.、ACS Catal.、Carbon等70多种国际知名化学类期刊审稿人。从2015年至今已讲授过50多期北京科音主办的量子化学、分子动力学、波函数分析、第一性原理的培训，授课总计超过2000小时，有非常丰富的教学经验。其讲授的课程因很高的含金量和认真的态度深受历届学员好评，场场爆满，获得了很好的口碑。他也是9000人的知名度极高的计算化学交流QQ群“思想家公社”（18616395、466017436、764390338）的群主、世界范围规模最大且最专业的计算化学交流论坛“计算化学公社”（http://www.keinsci.com）的创建者和维护者、Sobereva网名主要使用者。他一直以来在论坛、QQ群里不留余力地义务解答海量计算化学问题已长达16年以上，撰写过数百篇量共几百万字的高质量计算化学文章发表于博客（http://sobereva.com），对提升我国青年计算化学工作者的整体研究水平做出了积极贡献。个人详细介绍见：http://www.keinsci.com/members/Tian_Lu.shtml。


费用

• 学生自费价：1750元
• 教师（含博士后）以及企业人员自费价：2050元
• 学生公费价：2600元
• 教师（含博士后）公费价：2900元
• 企业人员公费价：3300元

费用包含全四天的听课费和资料费，学员需要自理食宿和交通费用。费用仅支持银行汇款和支付宝方式支付，不支持现金和刷卡支付。对有需要者我们可以提供盖有公章的《会议费用不支持公务卡支付》的证明以便部分学员报销。

关于不到现场参加的情况：如果因故不便到现场参加，可以照常报名并付款（和到现场听课的费用相同），然后由我们快递寄送印有全部培训所用幻灯片的极高含金量的讲义，通过提供的链接下载课上用到的所有电子资料，在培训完全结束后还可以在培训班专用网盘里下载现场的全程培训录音。由此通过讲义+录音+电子资料的方式自学也可以达到不错的学习效果。如果有任何搞不懂的都可以在培训群里问，会及时得到详细的解答。此类学员请在发送报名邮件的时候需注明是不到现场的，我们没有名额限制（注意这不叫线上培训，请勿向我们发邮件问是否有线上培训，本培训绝对不会有线上形式，既没有现场视频也没有现场直播，原因在《北京科音办的培训班FAQ》http://bbs.keinsci.com/thread-5098-1-1.html里红字写明了）。