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&[求助]如何用vasp计算Gd单个原子能量？
[求助]如何用vasp计算Gd单个原子能量？
作者 wenxuan5788
请问如何用vasp计算Gd的单个原子能量？INCAR里面如何设置？
[ Last edited by zeoliters on
at 17:00 ]
要计算该能量主要为了计算体系的结合能，请高手详细告诉一下，我对这方面不太懂。谢谢
引用回帖:Originally posted by wenxuan5788 at
请问如何用vasp计算Gd的单个原子能量？INCAR里面如何设置？ 楼主说的不是很清楚，可以这么回答你，你要是想获得Gd组成某种结构时，单个原子的能量的话，那么你就将Gd按照某种结构进行建模，比如HCP，BCC， FCC等，然后计算总能量除以原子数目即可。
如果你想计算一个孤立原子的能量的话，那么你就要建立一个很大的包，只放一个原子于其中，比如10angstrom的大包。然后计算能量，建议看一下VASP的user guide 上面有。
我计算的体系是La7Gd1Mo8O36。我想计算一下体系的结合能，我看资料上说需要计算单个原子的能量。我计算Gd单个原子能量的步骤是：先建立一个大的单包：15X15X15。只放一个Gd原子，然后计算能量。我计算结果是-0.210eV，我觉得不太对，请问Gd，La的单个原子能量一般是多少？
你气死我了。我这很多天都在进行Gd的运算。用了好几个软件，都算不出来。可能是势函数不好。你用VASP居然一下子算出来了。我早就感到VASP可能有戏，但是我没有这个软件啊。
我来告诉你我的看法：
1.你光建立一个大单胞是不行的。你要建几个，比如15*15*15，20*20*20，25*25*25等，分别进行计算，看看能量是不是收敛到一个值，也就是说，看看元胞大到什么程度的时候，不影响计算结果。
2.元胞尺寸定下来以后，再考察K-point，以及能量截断的影响。办法就是多换几个参数去试，直到能量收敛（一般两次计算能量之差不超过1mhar），也就是这些参数不影响能量值为止。因为只算一个原子，应该很快的。
3.最后你应该得到一个你确信的值。
你问Ga、La单原子的能量是多少，这是没法回答你的。因为大家如果用不同的势或者不同的算法去算，结果绝对值可能有很大不同。你只能以如下方式检验你的结果：
A。计算Gd单个原子能量。
B。对Gd晶体进行结构优化（只优化元胞尺寸），并计算Gd晶体中单个原子能量。
C。求得Gd的结合能（cohesive energy)。
如果你的结合能算出来是对的，那么你的单原子能量就是可以使用的。
Gd的结合能Ecoh，文献值一般在4.14～4.18eV，
Gd的结构如下：
空间群：P6 3/mmC (194#)，HCP，Mg型，a=3.615ang，c=5.777ang。
以前也有人计算过如下结果：a=6.873Bohr，c=10.897Bohr， Ecoh＝4.344eV，给出的实验值则是a=10.902Bohr，c=6.858Bohr。
这篇文章是PRB， 50（1994)，1363。
还有一篇文章在PRB，44（1991），7451。你自己查吧。这两篇文章都是用LSDA算的。
对La和其它原子也是同样的处理和检验。对O，可以通过计算O2分子的原子化能来考察计算的有效性。
我以上说的是比较保险的办法，步步检验。当然这样搞的话比较慢一些，而且需要人很勤奋。呵呵
不过根据我的经验，稀土元素在DFT中是很难处理的。所以以上只供你参考。
如果你算出了好的结果，尤其是如果用GGA算出了好的结果，别忘了跟我联系一下，或者发个帖子讲一下你用的势和Gd的计算结果。谢谢。
[ Last edited by 老虎大王 on
at 20:18 ]，
我以上说的是，在你没有你的体系（La7Gd1Mo8O36）的结合能实验值的情况下，你可以用这个方法来确立你对计算结果的信心。
如果你有La7Gd1Mo8O36的结合能实验数据，那就简单了，只需一股脑计算La、Gd、Mo、O的单原子能量，以及La7Gd1Mo8O36的晶体总能量就可以了，一下子算出结合能，跟实验值一比就行了。
请问INCAR里面该如何设置？我按照候博士讲义里的设置，计算出来的结果，但是感觉不太理想。“对Gd晶体进行结构优化（只优化元胞尺寸），并计算Gd晶体中单个原子能量。”你说的这句话我不太明白，晶体结合能还需要计算Gd晶体中单个原子能量吗？我看文献上说结合能的计算方法是：
晶体总能——（单个原子能量*原子个数）。
[ Last edited by wenxuan5788 on
at 08:45 ]
引用回帖:Originally posted by wenxuan5788 at
请问INCAR里面该如何设置？我按照候博士讲义里的设置，计算出来的结果，但是感觉不太理想。“对Gd晶体进行结构优化（只优化元胞尺寸），并计算Gd晶体中单个原子能量。”你说的这句话我不太明白，晶体结合能还需要 ... 我来帮着回答一下吧，对于Gd晶格进行结构优化是指的用HCP的结构进行Gd的基态总能量的优化计算，这个计算出来的是Gd在HCP结构下的基态总能量，然后要减去Gd的孤立原子能量，才能得到原子的结合能。
不清楚，再问吧
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合金团簇结构和磁性的第一性原理研究.pdf 123页
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合金团簇结构和磁性的第一性原理研究
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··········
研究生优秀毕业论文研究生优秀毕业论文
大连理工大学博士学位论文
团簇科学是物理学和化学两大学科的一个交汇点，近年来，己成为材料科学新的生
长点。团簇的一些特殊性质，如幻数稳定性、磁性、表面化学活性等，与许多基础科学
和应用科学息息相关。因此，团簇科学渐渐成为引人注目的研究热点。研究团簇性质的
前提是了解其稳定结构，实验上直接测定自由团簇的结构很困难；在理论上确定团簇的
基态结构也是一个极其复杂的全局优化问题，是当前纳米团簇研究的难点所在。本论文
采用遗传算法结合密度泛函理论方法，分别对Pt—Sn合金团簇体系、过渡金属V掺杂Si团
簇体系、具有A@B12@A20的三层核壳结构的超原子团簇体系这三类混合团簇进行模拟和
设计，给出了它们的结构和生长规律，研究了它们的电子性质，并讨论了它们在催化和
磁性方面的应用。
金属铂是重要的化工催化剂，但在反应中易中毒，催化活性迅速降低，进而造成催
化剂失效。含Pt的双金属合金尤其是Pt—Sn合金，可以有效避免催化剂中毒，大大提高Pt
的催化效率，但其纳米颗粒的微观结构却鲜为人知。本文第三章对Pt．Sn合金团簇进行研
确定它们的较低能量结构。研究表明Pt—sn键结合较强，在团簇中两种原子互相融合。在
键，3个Pt原子易组成三角形面。本研究给出了Pt．Sn混合双金属团簇结构和键合特征，
有助于理解其催化行为。
半导体硅是现代微电子工业的重要支柱，由于硅原子的sp3杂化特征，硅团簇的空笼
结构不稳定，可以通过掺杂合适的过渡金属原子提高其稳定性。引入一些特定的金属原
子还可以获得磁性半导体。国际上对单原子掺杂的硅团簇已经开展了很多理论和实验研
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泛函理论计算获得了较低能量结构，并模拟了其紫外光电子谱和实验进行对比，计算了
垂直和绝热电离能，结果和实验相符得很好。一般来说，3个v原子易于相互结合在一起
形成很强的V—V键；从n=l1开始，形成内部有一个V原子的笼型结构，这些团簇大多数
个亚铁磁性团簇，总磁矩为4№。基于此，我们又系统研究了少量V原子掺杂的si】2团簇
(V。Sil2-(x=l一3))的电子性质，还设计了一维的以v原子链为中轴的亚铁磁性纳米线。
合金团簇结构和磁性的第一性原理研究
在混合团簇中有一类能够形成洋葱型多层核壳结构的团簇，具有Ih对称性，前人在
Mn，本论文的第五章对此类团簇进行了系统研究。我们用遗传算法结合密度泛函理论
计算的方法证实了这类多层核壳结构的确是A21812二元合金团簇的最低能量结构。计算
表明它们都具有较大的最高占据轨道和最低非占据轨道之间的能隙(HOMO．LUMO能隙)
和较低的形成能。这些团簇具有Ih高对称性，都遵守108电子规则，该规则来自于高角动
具有非常大的磁矩(28“B)，而且团簇问相互作用很弱，二聚体具有56¨B的磁矩，这使得
它们成为新奇磁性材料和自旋电子学器件的理想构造单元。
本论文的工作，为深入理解不同类型的混合团簇的基态结构，探索混合团簇及其相
关纳米结构的电子性质和催化活性，理解和解释实验数据，设计新型的磁性纳米材料，
提供了重要的理论参考。
关键词：团簇；遗传算法；第一性原理；光电子谱；磁性
大连理工大学博士学位论文
Clusterscienceistheintersectionof and
wcllasanew
physicschemistry，as
ofmaterialscience
recently．Clusterspresentvarietyuniqueproperties
sizeeffectsand
attentionsof
magicstabilities，quantumma
正在加载中，请稍后...信息、生命科学、气象、天文、金融、石油勘探、工程计算、地震资料处理、集群管理、并行应用软件开发(MPI、OpenMP、CUDA)、
Linpack测试研究、超算服务等。
　　以中科院超级计算中心为例，其深腾7000平台上跑的商业软件和开源软件就有50多种，如下表所示：
深腾7000付费应用软件
序号 名称 简介
ADF是一款密度泛函计算软件
分子力场软件
ANSYS LS-Dyna
计算力学、有限元计算软件
ANSYS Mechanics
结构计算软件包
可视化处理软件包
通用CFD软件包，工程计算
材料科学软件包
通用CFD软件包，工程计算
IDL/FastDL
大数据集的可视化和分析软件包
Intel C/C++ Compiler
Intel C/C++ 编译器的Linux版本
Intel Fortran Compiler
Intel Fortran 编译器的Linux版本
Intel数学核心函数库，是一套针对科学工程计算和金融领域中一些对性能要求很高而开发的高度优化的多线程数学函数库
用来帮助理解MPI程序的行为，快速发现程序的瓶颈从而取得并行程序的高性能
LSF是Platform公司的作业管理系统软件。
Materials Studio
计算材料学软件
数值计算软件
Medea VASP
第一原理分子动力学计算软件
Molpro是一款高精度电子结构量化计算软件。
ParaWise是一种半自动的程序并行化工具。它分析串行程序，通过用户交互式的操作可以生成包含MPI或者OpenMP调用的程序
PGI Compiler
PGI的并行化F77，F95，HPF，C和C++编译器的linux版本
计算化学软件包
计算化学软件包
可视化处理软件包
图形化的源代码检测分析工具，可以提供给用户进程和线程级别的控制以及对程序状态和变量的可视化
量子化学计算软件
用来分析基于x86系列处理器的软件性能瓶颈，具有图形和命令行界面
计算化学/计算材料学软件
深腾7000开源软件
序号 名称 简介
基于密度泛函理论，采用赝势和平面波基矢的方法来处理由电子和核所组成的体系的程序包，它可以计算体系的总能、电荷密度以及电子结构。
分子动力学软件，用于蛋白质、核酸、糖等生物大分子的计算模拟。
Automatically Tuned Linear Algebra Software,性能较高的一种BLAS库。
较常用的分子对接软件。
A Massively Parallel Iterative Solver Library for Solving Sparse
Linear Systems是由Sandia 国家实验室开发的，主要用于并行迭代求解大型（PDE 问题）稀疏线性方程组。
Blast是基于局部序列排比的常用数据库搜索工具，建立在严格的统计学的基础之上。它集中于发现具有较高的相似性的局部比对。
基于密度泛函方法的从头算量子力学程序，可以模拟固体、界面和表面的性质，适用于多种材料体系，包括陶瓷、半导体和金属等。
Car–Parrinello Molecular Dynamics,密度泛函平面波赝势代码，用于分子动力学从头计算。
串行和并行分子动力学模拟软件包。
分子对接软件和结果数据库。
Domain decomposition On Unstructured Grids是由Bath大学数学系M. J. Hagger
和L. Stals 开发的并行迭代解法器（黑箱），主要用于并行求解有限元方法离散的椭圆型偏微分方程组。
材料性能模拟软件，包括电子自洽计算、晶格动力学计算、后续数据处理、电子输运性质计算、分子动力学等模块。
由麻省理工学院计算机科学实验室超级计算技术组开发。FFTW是计算离散Fourier变换（DFT）的快速C程序的一个完整集合，它可计算一维或多维、实和复数据以及任意规模的DFT。FFTW还包含对共享和分布式存储系统的并行变换。
从头量化计算程序。
GMT是大约60多个Unix/Linux工具的集合，可以处理二维及三维的数据集。
美国得克萨斯大学研究人员Kazushige Goto开发的一种BLAS库，总体性能很高。
气象数据处理和显示的交互式工具
我国国家气象局自行研制的天气预报模型
分子力学通用软件包。
经典的分子动力学代码，可以对在液态、固态或者气态的状态下的粒子系综进行建模，可以建模原子、有机分子、生物分子、金属或者粗粒子系统，可以在不同的力场和边界条件下进行系统建模。
美国宾州州立大学和美国国家大气研究中心研制发展的新一代中尺度天气模型。
大规模并行分子动力学计算软件。
计算化学软件，使用标准量子力学描述电子波函或密度，计算分子和周期性系统的特性，还可以进行经典分子动力学和自由能模拟。
材料模拟程序包，用于实现基于密度泛函理论的大标度从头计算。
The Performance API实时监控HPC软件性能的开源代码
PARPACK /ARPACK
Arnoldi PACKage由Rice
大学开发用来求解大规模特征值问题的子程序集。用户通过PARPACK/ARPACK软件包，可解决来自重大应用领域内的大规模对称、非对称(包括Hermiton、non-Hermiton)和广义特征值问题。
使用变分或传统的过渡态理论，计算多原子分子（也包括原子、双原子分子的特例）的化学反应速率的程序。
Suite of Nonlinear and Differential/Algebraic Equation
Solvers由Lawrence Livemore 国家实验室开发，用于求解大规模非线性微分/代数方程。
Toolkit for Advanced Optimization是Argonne
国家实验室开发的高级最优化工具箱，主要用于在高性能机器上求解大规模最优化问题。TAO 的所有消息传递通信均采用MPI
标准实现。
一些程序的集合，用于进行分子力学和分子动力学计算，以及一些用于生物聚合物计算的特殊功能。
用于进行晶体结构和电子/核密度的三维显示和操作。
分子可视化程序，用于观察和分析分子动力学模拟。
由许多美国研究部门及大学的科学家共同参与开发研究的新一代中尺度预报模式和同化系统。
是由西北大学现代物理研究所经过近20年的研究，开发的一组计算电子相关能的程序包，它的核心部分是多参考态的一级和二级激发的组态相互作用（MRCISD）计算
　　下面我们对部分高性能计算软件进行一些简要介绍：　　Materials Studio：材料的模拟设计软件
　　官方主页：http://accelrys.com/products/materials-studio/
　　Materials
Studio是ACCELRYS公司专门为材料科学领域研究者所涉及的一款可运行在PC上的模拟软件。它可以帮助你解决当今化学、材料工业中的一系列重要
问题。支持Windows98、NT、Unix以及Linux等多种操作平台的Materials
Studio使化学及材料科学的研究者们能更方便的建立三维分子模型，深入的分析有机、无机晶体、无定形材料以及聚合物。
　　任何一个研究者，无论他是否是计算机方面的专家，都能充分享用该软件所使用的高新技术，它所生成的高质量的图片能使你的讲演和报告更引人入胜。同时它还能处理各种不同来源的图形、文本以及数据表格。
　　多种先进算法的综合 运用使Material
Studio成为一个强有力的模拟工具。无论是性质预测、聚合物建模还是X射线衍射模拟，我们都可以通过一些简单易学的操作来得到切实可靠的数据。灵活方
便的Client-Server结构还是的计算机可以在网络中任何一台装有NT、Linux或Unix操作系统的计算机上进行，从而最大限度的运用了网络
　　ACCELRYS的软件使任何的研究者都能达到和世界一流工业研究部门相一致的材料模拟的能力。模拟的内容囊括了催化剂、聚合物、固体化学、结晶学、晶粉衍射以及材料特性等材料科学研究领域的主要课题。
　　Materials-Studio 问答全集:
http://www.douban.com/group/topic/2600247/?from=mb-
　　模块简介：
　　Materials
Studio采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面，允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。目前，Materials
Studio软件包括如下功能模块：
　　Materials Visualizer:
　　提供了搭建分子、晶
体及高分子材料结构模型所需要的所有工具，可以操作、观察及分析结构模型，处理图表、表格或文本等形式的数据，并提供软件的基本环境和分析工具以及支持
Materials Studio的其他产品。是Materials Studio产品系列的核心模块。
　　Discover:
　　Materials
Studio的分子力学计算引擎。使用多种分子力学和动力学方法，以仔细推导力场作为基础，可准确地计算出最低能量构型、分子体系的结构和动力学轨迹等。
　　COMPASS:
　　支持对凝聚态材料进行原子水平模拟的功能强大的力场。是第一个由凝聚态性质以及孤立分子的各种从头算和经验数据等参数化并经验证的从头算力场。可以在很大的温度、压力范围内精确地预测孤立体系或凝聚态体系中各种分子的结构、构象、振动以及热物理性质。
　　Amorphous Cell:
　　允许对复杂的无定型系统建立有代表性的模型，并对主要性质进行预测。通过观察系统结构和性质之间的关系，可以对分子的一些重要性质有更深入的了解，从而设计出更好的新化合物和新配方。可以研究的性质有：内聚能密度(CED)、状态方程行为、链堆砌以及局部链运动等。
　　Reflex:
　　模拟晶体材料的X光、中子以及电子等多种粉末衍射图谱。可以帮助确定晶体的结构，解析衍射数据并用于验证计算和实验结果。模拟的图谱可以直接与实验数据比较，并能根据结构的改变进行即时的更新。包括粉末衍射指标化及结构精修等工具。
　　Reflex Plus:
　　是对Reflex的完善和补充，在Reflex标准功能基础上加入了已被广泛验证的PowderSolve技术。Reflex
Plus提供了一套可以从高质量的粉末衍射数据确定晶体结构的完整工具。
　　Equilibria:
　　可计算烃类化合物单
组分体系或多组分混合物的相图，溶解度作为温度、压力和浓度的函数也可同时得到，还可计算单组分体系的virial系数。适用领域包括石油及天然气加工过
程(如凝析气在高压下的性质)、石油炼制(重烃相在高压下的性质)、气体处理、聚烯烃反应器(产物控制)、橡胶(作为温度和浓度的函数的不同溶剂的溶解
　　DMol3:
　　独特的密度泛函
(DFT)量子力学程序，是唯一的可以模拟气相、溶液、表面及固体等过程及性质的商业化量子力学程序，应用于化学、材料、化工、固体物理等许多领域。可用
于研究均相催化、多相催化、分子反应、分子结构等，也可预测溶解度、蒸气压、配分函数、熔解热、混合热等性质。
　　CASTEP:
　　先进的量子力学程
序，广泛应用于陶瓷、半导体、金属等多种材料，可研究：晶体材料的性质(半导体、陶瓷、金属、分子筛等)、表面和表面重构的性质、表面化学、电子结构(能
带及态密度)、晶体的光学性质、点缺陷性质(如空位、间隙或取代掺杂)、扩展缺陷(晶粒间界、位错)、体系的三维电荷密度及波函数等。
　　Materials Studio软件比Cerius2具有以下优点：
　　1、Materials Studio是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC上的模拟软件。支持Windows
98、2000、NT、Unix以及Linux等多种操作平台。
　　2、Materials
Studio软件采用灵活的Client-Server结构。其核心模块Visualizer运行于客户端PC，支持的操作系统包括Windows
98、2000、NT;计算模块(如Discover，
　　3、Amorphous，Equilibria，DMol3，CASTEP等)运行于服务器端，支持的系统包括Windows
2000、NT、SGIIRIX以及Red Hat Linux。
　　投入成本低，易于推广。浮动许可(Floating
License)机制允许用户将计算作业提交到网络上的任何一台服务器上，并将结果返回到客户端进行分析，从而最大限度地利用了网络资源，减少了硬件投资。
　　Matlab：通用数学计算资源
　　官方主页：http://www.mathworks.com/
　　MATLAB是矩阵实验室(Matrix
Laboratory)的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
　　20世纪70年代， 美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve
Moler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve
Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。
　　MATLAB和
Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数
据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领
　　MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，
并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++
，Java的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
　　应用领域
　　MATLAB
的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱(单独提供的专用
MATLAB 函数集)扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。MATLAB的主要应用领域包括：
　　数值分析
　　数值和符号计算
　　工程与科学绘图
　　控制系统的设计与仿真
　　数字图像处理技术
　　数字信号处理技术
　　通讯系统设计与仿真
　　财务与金融工程
　　Matlab的优势和特点
　　MATLAB特点
　　1、 其高级语言可用于技术计算;
　　2、 此开发环境可对代码、文件和数据进行管理;
　　3、 交互式工具可以按迭代的方式探查、设计及求解问题;
　　4、 数学函数可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等
　　5、 二维和三维图形函数可用于可视化数据;
　　6、 各种工具可用于构建自定义的图形用户界面;
　　7、 各种函数可将基于MATLAB的算法与外部应用程序和语言(如 C、C++、Fortran、Java、COM 以及
Microsoft Excel)集成;
　　8、 不支持大写输入，内核仅仅支持小写。
　　MATLAB的优势
　　1、 友好的工作平台和编程环境：
　　MATLAB由一系
列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器
和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精
致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使
用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
　　2、 简单易用的程序语言：
　　Matlab一个高
级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一
个较大的复杂的应用程序(M文件)后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C++语言基础上的，因此语法特征与C++语言极为相似，而且
更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB
能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。
　　3、 强大的科学计算机数据处理能力：
　　MATLAB是一个
包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中
的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++
。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立
叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、
工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
　　4、 出色的图形处理功能：
　　MATLAB自产生
之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画
和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的MATLAB对整个图形处理功能作了很大的改进和完善，使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能(例
如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等)方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能(例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现
等)，MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要
求。另外新版本的MATLAB还着重在图形用户界面(GUI)的制作上作了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。
　　5、 应用广泛的模块集合工具箱：
　　MATLAB对许多
专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。一般来说，它们都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自
己编写代码。目前，MATLAB已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方
程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制
设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱(Toolbox)家族中有了自己的一席之地。
　　6、 实用的程序接口和发布平台：
　　新版本的
MATLAB可以利用MATLAB编译器和C/C++数学库和图形库，将自己的MATLAB程序自动转换为独立于MATLAB运行的C和C++代码。允许
用户编写可以和MATLAB进行交互的C或C++语言程序。另外，MATLAB网页服务程序还容许在Web应用中使用自己的MATLAB数学和图形程序。
MATLAB的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。工具箱是MATLAB函数的子程序库，每一个工具箱都是为某一
类学科专业和应用而定制的，主要包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。
　　7、 应用软件开发(包括用户界面)：
　　在开发环境中，使用户更方便地控制多个文件和图形窗口;在编程方面支持了函数嵌套，有条件中断等;在图形化方面，有了更强大的图形标注和处理功能，包括对性对起连接注释等;在输入输出方面，可以直接向Excel和HDF5进行连接。
　　Matlab常用工具箱
　　MATLAB包括拥
有数百个内部函数的主包和三十几种工具包。工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包。功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算，可视化建模仿真，文字
处理及实时控制等功能。学科工具包是专业性比较强的工具包，控制工具包，信号处理工具包，通信工具包等都属于此类。
　　开放性使MATLAB广受用户欢迎。除内部函数外，所有MATLAB主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件，用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包。
　　Matlab Main Toolbox——matlab主工具箱
　　Control System Toolbox——控制系统工具箱
　　Communication Toolbox——通讯工具箱
　　Financial Toolbox——财政金融工具箱
　　System Identification Toolbox——系统辨识工具箱
　　Fuzzy Logic Toolbox——模糊逻辑工具箱
　　Higher-Order Spectral Analysis Toolbox——高阶谱分析工具箱
　　Image Processing Toolbox——图象处理工具箱
　　LMI Control Toolbox——线性矩阵不等式工具箱
　　Model predictive Control Toolbox——模型预测控制工具箱
　　μ-Analysis and Synthesis Toolbox——μ分析工具箱
　　Neural Network Toolbox——神经网络工具箱
　　Optimization Toolbox——优化工具箱
　　Partial Differential Toolbox——偏微分方程工具箱
　　Robust Control Toolbox——鲁棒控制工具箱
　　Signal Processing Toolbox——信号处理工具箱
　　Spline Toolbox——样条工具箱
　　Statistics Toolbox——统计工具箱
　　Symbolic Math Toolbox——符号数学工具箱
　　Simulink Toolbox——动态仿真工具箱
　　Wavele Toolbox——小波工具箱
　　Wien2K：由密度泛函(DFT)理论进行固体电子结构计算的软件
　　官方主页：http://www.wien2k.at/
　　中文介绍
　　用密度泛函理论计算
固体的电子结构。它基于键结构计算最准确的方案——完全势能(线性)增广平面波((L)APW)+局域轨道(lo)方法。[APW:
Augmented Plane Wave Method, Slater
1937]在密度泛函中可以使用局域(自旋)密度近似(LDA)或广义梯度近似(GGA)。WIEN
2000使用全电子方案，包含相对论影响。
　　英文介绍
　　The program package WIEN2k allows to perform electronic structure
calculations of solids using density functional theory (DFT). It is
based on the full-potential (linearized) augmented plane-wave
((L)APW) + local orbitals (lo) method, one among the most accurate
schemes for band structure calculations. In DFT the local (spin)
density approximation (LDA) or the improved version of the
generalized gradient approximation (GGA) can be used. WIEN2k is an
all-electron scheme including relativistic effects and has many
　　In the last years it became a tradition to have at least one
'WIEN-workshop' every year, where new and experienced users can
learn more about the code, interchange ideas and share experiences.
This series started in 1993 in Vienna and subsequent workshops were
held not only in Vienna, but also in Trieste [的里雅斯特], Isfahan
(Iran), twice at PennState (US), in Kyoto (Japan) and at UCLA
(California,US). In April 2006 we have held a WIEN2k-workshop in
Vienna, which was joined together with the DFTEM2006 conference in
honor of Karlheinz Schwarz, where we celebrated his 65th
　　For 2007 we plan two workshops, one organized by the Inst. of
High Performance Computing (IHCP) in Singapore and one again at
PennState Univ. in the US organized by J.Sofo.
　　1、计算固体特性。
　　2、键能和态密度，电子密度和自旋密度，X射线结构因子，Baders的“分子中的原子”概念，总能量，力，平衡结构，结构优化，分子动力学，电场梯度，异构体位移，超精细
场，自旋极化(铁磁性和反铁磁性结构)，自旋-轨道耦合，X射线发射和吸收谱，电子能量损失谱计算固体的光学特性。
　　3、费米表面。
　　4、LDA，GGA，meta-GGA，LDA+U，轨道极化。
　　5、中心对称和非中心对称晶格，内置230个空间群。
　　6、图形用户界面和用户指南。
　　7、友好的用户环境W2web (WIEN to WEB)可以很容易的产生和修改输入文件
　　8、帮助用户执行各种任务(如电子密度，态密度等)。
　　平台：Unix / Linux。
　　Ansys：材料力学性能加工过程有限元分析软件
　　官方主页：http://www.ansys.com.cn，http://www.ansys.com
　　ANSYS软件是融
结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接
口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等，
是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
　　CAE的技术种类有 很多，其中包括有限元法(FEM,即Finite Element
Method),边界元法(BEM,即Boundary Element Method)，有限差法(FDM,即Finite
Difference Element
Method)等。每一种方法各有其应用的领域，而其中有限元法应用的领域越来越广，现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学
　　ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域：
航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
　　软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
　　前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型;
　　分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力;
　　后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
　　软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI[硅图公司],HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。
　　1.结构静力分析
　　用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。
　　2.结构动力学分析
　　结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。
　　3.结构非线性分析
　　结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。
　　4.动力学分析
　　ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。
　　5.热分析
　　程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热-结构耦合分析能力。
　　6.电磁场分析
　　主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。
　　7.流体动力学分析
　　ANSYS流体单元
能进行流体动力学分析，分析类型可以为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布
的图形显示。另外，还可以使用三维表面效应单元和热-流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。
　　8.声场分析
　　程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播，或分析浸在流体中的固体结构的动态特性。这些功能可用来确定音响话筒的频率响应，研究音乐大厅的声场强度分布，或预测水对振动船体的阻尼效应。
　　9.压电分析
　　用于分析二维或三维结构对AC(交流)、DC(直流)或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于换热器、振荡器、谐振器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。可进行四种类型的分析：静态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析。
　　软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
　　前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型;
　　ANSYS的前处理模块主要有两部分内容：实体建模和网格划分。
　　1, 实体建模
　　ANSYS程序提供 了两种实体建模方法：自顶向下与自底向上。自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级图元，如球
、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面、线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块
、球、锥和柱。无论使用自顶向下还是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数据集，从而“雕塑出”一个实体模型。ANS
YS程序提供了完整的布尔运算，诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时，对线、面、体、基元的布尔操作
能减少相当可观的建模工作量。ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括
圆弧构造、切线构造、通过拖拉与旋转生成面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝和
删除。自底向上进行实体建模时，用户从最低级的图元向上构造模型，即：用户首先定义关键点，然后依次是相关的线、面、体。
　　2,网格划分
　　ANSYS程序提供 了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能。包括四种网格划分方法：延伸划分、映像划分、自由
划分和自适应划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分，然后
选择合适的单元属性和网格控制，生成映像网格。ANSYS程序的自由网格划分器功能是十分强大的，可对复杂模型直接划分，避免了
用户对各个部分分别划分然后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后，用户
指示程序自动地生成有限元网格，分析、估计网格的离散误差，然后重新定义网格大小，再次分析计算、估计网格的离散误差，直至误差
低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。
　　分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力;
　　后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
　　软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。
　　3, 载荷
　　在ANSYS中，载荷包括边界条件和外部或内部作用力函数，在不同的分析领域中有不同的表征，但基本上可以分为6大类：自由度约束、力(集中载荷)、面载荷、体载荷、惯性载荷以及耦合场载荷。
　　1、自由度约束(DOF
Cinstraints):将给定的自由度用已知量表示。例如在结构分析中约束是指位移和对称边界条件，而在热力学分析中则指的是温度和热通量平行的边界条件。
　　2、力(集中载荷)(Force)：是指施加于模型节点上的集中载荷或者施加于实体模型边界上的载荷。例如结构分析中的力和力矩，热力分析中的热流速度，磁场分析中的电流段。
　　3、面载荷(Surface
Load):是指施加于某个面上的分布载荷。例如结构分析中的压力，热力学分析中的对流和热通量。
　　4、体载荷(Body Load):是指体积或场载荷。例如需要考虑的重力，热力分析中的热生成速度。
　　5、惯性载荷(Inertia
Loads):是指由物体的惯性而引起的载荷。例如重力加速度、角速度、角加速度引起的惯性力。
　　6、耦合场载荷(Coupled-field
Loads):是一种特殊的载荷，是考虑到一种分析的结果，并将该结果作为另外一个分析的载荷。例如将磁场分析中计算得到的磁力作为结构分析中的力载荷。
　　Gaussian：量子化学综合软件包
　　官方主页：http://www.gaussian.com
　　基本介绍
　　Gaussian是
目前计算化学领域内最流行、应用范围最广的商业化量子化学计算程序包。它最早是由美国卡内基梅隆大学的约翰o波普(John A Pople,
1998年诺贝尔化学奖)在60年度末、70年代初主导开发的。其名称来自于该软件中所使用的高斯型基组。最初，Gaussian的著作权属于约翰o波普
供职的卡内基梅隆大学;1986年，约翰o波普进入美国西北大学后，其版权由Gaussian,Inc.公司所持有。Gaussian软件的出现降低了量
子化学计算的门槛，使得从头计算方法可以广泛使用，从而极大地推动了其在方法学上的进展。其可执行程序可在不同型号的大型计算机，超级计算机，工作站和个
人计算机上运行，并相应有不同的版本。到目前为止，Gaussian已经推出了12个版本，包括Gaussian70、Gaussian76、
Gaussian80、Gaussian82、Gaussian86、Gaussian88、Gaussian90、Gaussian92、
Gaussian92/DFT、Gaussian94、Gaussian98、Gaussian03等，其版本数字也是该版本发布的年份。其中，每个版本
发布后，还陆续发布了一些这些版本的修订版。目前最新的版本是Gaussian03 Revision D.01/D.02。
　　Gaussian程
序是用FORTRAN语言编写的，它从量子力学的基本原理出发，可计算能量、分子结构、分子体系的振动频率以及大量从这些基本计算方法中导出的分子性质。
它能用于研究不同条件下的分子和反应，包括稳定的粒子和实验上难以观测的化合物，例如瞬时的反应中间物和过渡结构。
　　Gaussian的
并行模式是采用OpenMP来实现的。OPENMP的并行实现是针对共享内存的机器的，实现方法简单。因此Gaussian在共享内存的机器上，能获得很
好的性能。对于跨节点的计算，Gaussian使用TCP Linda软件来实现。TCP
Linda是一个虚拟共享内存的并行执行环境，它可以把一个通过网络连接的分布式内存的机群或工作站虚拟成共享内存环境，从而使像Gaussian这样的
用OPENMP实现并行的程序能够在分布式内存的机器上运行。
　　1、 分子能量和结构
　　2、 过渡态能量和结构
　　3、 键和反应能量
　　4、 分子轨道
　　5、 多重矩
　　6、 原子电荷和电势
　　7、 振动频率
　　8、 红外和拉曼光谱
　　9、 核磁性质
　　10、 极化率和超极化率
　　11、 热力学性质
　　12、 反应路径
　　计算可以对体系的基态或激发态执行。可以预测周期体系的能量，结构和分子轨道。因
　　此，Gaussian可以作为功能强大的工具，用于研究许多化学领域的课题，例如取代基的影响，化学反应机理，势能曲面和激发能等等。
　　Gaussian 03 介绍
　　Gaussian 03在化学、化工、生物化学、物理化学等化学相关领域方面的功能都进行了增强。
　　1、 研究大分子的反应和光谱
　　Gaussian
03对ONIOM做了重大修改，能够处理更大的分子(例如，酶)，可以研究有机体系的反应机制，表面和表面反应的团簇模型，有机物光化学过程，有机和有机金属化合物的取代影响和反应，以及均相催化作用等。
　　ONIOM的其它新功能还有：定制分子力学力场;高效的ONIOM频率计算;ONIOM对电、磁性质的计算。
　　2、通过自旋-自旋耦合常数确定构像
　　当没有X-射线结构可以利用时，研究新化合物的构像是相当困难的。NMR光谱的磁屏蔽数据提供了分子中各原子之间的连接信息。自旋-自旋耦合常数可用来帮助识别分子的特定构像，因为它们依赖于分子结构的扭转角。
　　除了以前版本提供的NMR屏蔽和化学位移以外，Gaussian
03还能预测自旋-自旋耦合常数。通过对不同构像计算这些常数，并对预测的和观测的光谱做比较，可以识别观测到的特定构像。另外，归属观测的峰值到特定的原子也比较容易。
　　3、研究周期性体系
　　Gaussian
03扩展了化学体系的研究范围，它可以用周期性边界条件的方法(PBC)模拟周期性体系，例如聚合物和晶体。PBC技术把体系作为重复的单元进行模拟，以
确定化合物的结构和整体性质。例如，Gaussian
03可以预测聚合物的平衡结构和过渡结构。通过计算异构能量，反应能量等，它还可以研究聚合物的反应，包括分解，降解，燃烧等。Gaussian
03还可以模拟化合物的能带隙。
　　PBC的其它功能还 有：(1)
二维PBC方法可以模拟表面化学，例如在表面和晶体上的反应。用同样的基组，Hartree-Fock或DFT理论方法还可以用表面模型或团簇模型研究相
同的问题。Gaussian 03使得对研究的问题可以选择合适的近似方法，而不是使问题满足于模块的能力极限。(2)
三维PBC：预测晶体以及其它三维周期体系的结构和整体性质。
　　4、 预测光谱
　　Gaussian
03可以计算各种光谱和光谱特性。包括：IR和R预共振R紫外-可见;NMR;振动圆形二色性(VCD);电子圆形二色性
(ECD);旋光色散(ORD);谐性振-转耦合;非谐性振动及振-转耦合;g张量以及其它的超精细光谱张量。
　　5、模拟在反应和分子特性中溶剂的影响
　　在气相和在溶液之
间，分子特性和化学反应经常变化很大。例如，低位构像在气相和在(不同溶剂的)溶液中，具有完全不同的能量，构像的平衡结构也不同，化学反应具有不同的路
径。Gaussian
03提供极化连续介质模型(PCM)，用于模拟溶液体系。这个方法把溶剂描述为极化的连续介质，并把溶质放入溶剂间的空穴中。
　　Gaussian
03的PCM功能包含了许多重大的改进，扩展了研究问题的范围：可以计算溶剂中的激发能，以及激发态的有关特性;NMR以及其它的磁性能;用能量的解析二
级导数计算振动频率，IR和Raman光谱，以及其它特性;极化率和超极划率;执行性能上的改善。
　　G03W的界面和G98W相比，没有什么变化，G98W的用户不需要重新熟悉界面。
　　Gaussian新增内容
　　1、 新的量子化学方法
　　(1) ONIOM模块做了增强
　　对ONIOM(MO:MM)计算支持电子嵌入，可以在QM区域的计算中考虑MM区域的电特性。
　　通过算法的改善，ONIOM(MO:MM)对大分子(如蛋白质)的优化更快，结果更可靠。
　　ONIOM(MO:MM)能够计算解析频率，ONIOM(MO:MO)的频率计算更快。
　　提供对一般分子力场(MM)的支持，包括读入和修改参数。包含了独立的MM优化程序。
　　支持任何ONIOM模拟的外部程序。
　　(2) 修改和增强了溶剂模块
　　改善和增强了连续介质模型(PCM)：
　　默认是IEFPCM模型，解析频率计算可以用于SCRF方法。此外改善了空穴生成技术。
　　模拟溶液中的很多特性。
　　可以对Klamt的COSMO-RS程序产生输入，通过统计力学方法，用于计算溶解能，配分系数，蒸汽压，以及其它整体性质。
　　(3) 周期性边界条件(PBC)
　　增加了PBC模块，用于研究周期体系，例如聚合物，表面，和晶体。PBC模块可以对一维、二维或三维重复性分子或波函求解具有边界条件的Schrodinger方程。周期体系可以用HF和DFT研究能量和梯度;
　　(4) 分子动力学方法
　　动力学计算可以定性地了解反应机制和定量地了解反应产物分布。计算包含两个主要近似：
　　Born-Oppenheimer分子动力学(BOMD),
对势能曲面的局域二次近似计算经典轨迹。计算用Hessian算法预测和校正走步，较以前的计算在步长上能够改善10倍以上。还可以使用解析二级导数，BOMD能够用于所有具有解析梯度的理论方法。
　　提供原子中心密度矩
阵传播(ADMP)分子动力学方法，用于Hartree-Fock和DFT。吸取了Car和Parrinello的经验，ADMP传递电子自由度，而不是
求解每个核结构的SCF方程。与Car-Parrinello不同之处在于，ADMP传递密度矩阵而不是MO。如果使用了原子中心基组，执行效率会更高。
这一方法解决了Car-Parrinello存在的一些限制，例如，不再需要用D代替H以获得能量守恒，纯DFT和混合DFT均可使用。ADMP也可以在
溶剂存在的情况下执行，ADMP可以用于ONIOM(MO:MM)计算。
　　(5) 激发态
　　激发态计算方面做了增强。由于改善了在完全组态相互作用计算中求解CI矢量的算法，提高了CASSCF执行效率。对能量和梯度计算可以使用约14个轨道(频率计算仍是8个)。
　　限制活性空间
(RAS)的SCF方法。RASSCF把分子轨道分成五个部分：最低的占据轨道(计算中作为非活性轨道考虑)，计算中作为双占据的RAS1空间，包含对所
研究问题非常重要分子轨道的RAS2空间，弱占据的RAS3空间，以及未占据轨道(计算中做冻结处理)。因此，CASSCF在RAS计算中分成三个部分，
考虑的组态通过定义RAS1空间允许的最少电子数和RAS3空间允许的最多电子数，以及三个RAS空间电子总数来产生。
　　NBO轨道可用于定义CAS和RAS活性空间。对于对应成键/孤对电子的反键轨道可以提供相当好的初始猜测。
　　对称性匹配簇/组态相互作用(SAC-CI)方法，用于有机体系激发态的高精度计算，研究两个或更多电子激发的过程(例如电离谱的扰动)，以及其它的问题。
　　CIS，TD-HF和TD-DFT的激发态计算中可以考虑溶剂影响。
　　2、 新的分子特性
　　(1) 自旋-自旋耦合常数，用于辅助识别磁谱的构像。
g张量以及其它的超精细光谱张量，包括核电四次常数，转动常数，四次离心畸变项，电子自旋转动项，核自旋转动项，偶极超精细项，以及Fermi接触项。所有的张量可以输出到Pickett的拟合与光谱分析程序。
　　(3) 谐性振-转耦合常数。分子的光谱特性依赖于分子振、转模式的耦合。可用于分析转动谱。
　　(4) 非谐性振动及振-转耦合。通过使用微扰理论，更高级的项可以包含到频率计算中，以产生更精确的结果。
　　(5) 预共振Raman光谱，可以产生基态结构，原子间连接，以及振动态的信息。
　　(6) 旋光性以及旋光色散，通过GIAO计算，用于识别手性体系的异构体。
电子圆二色性(ECD)。这一特性是光学活性分子在可见-紫外区域的差异吸收，用于归属绝对构型。预测的光谱还可用于解释已存在的ECD数据和归属峰位，
　　(8) 含频极化和超极化，用于研究材料的分子特性随入射光波长的变化。
　　(9) 用量度无关原子轨道(GIAO)方法计算磁化率，它类似于电极化率，用于研究分子的顺磁/反磁特性。
　　(10) 预测气相和在溶剂中的电、磁特性和光谱。
　　(11) ONIOM预测电、磁特性。
　　3、 新增加的基本算法
　　(1) 更好的初始轨道猜测。Gaussian
03使用Harris泛函产生初始猜测。这个泛函是对DFT非迭代的近似，它产生的初始轨道比Gaussian
98要好，例如，对有机体系有所改善，对金属体系有明显改善。
　　(2) 新的SCF收敛算法，几乎可以解决以前所有的收敛问题。对于其它极少数的不收敛情况，Gaussian
03提供了Fermi展宽和阻尼方法。
纯DFT计算的密度拟合近似。这一近似在计算库仑相互作用时，把密度用一组原子中心函数展开，而不是计算全部的双电子积分。它用线性换算的算法，对中等体
系的纯DFT计算可以极大地提高计算效率，而又不损失多少精度。Gaussian
03可以对AO基自动产生合适的拟合基，也可以选择内置的拟合基。
　　(4) 更快的自动FMM方法，用于适中的体系(纯DFT约100个原子，混合DFT约150个原子)。
　　(5) 对纯DFT使用更快的库仑能算法，节省库仑问题的CPU时间。
O(N)更精确的交换能量项。在Hartree-Fock和DFT计算中，通过删除密度矩阵的零值项来屏蔽精确的交换贡献。这可以节省时间，而又不损失精度。
　　4、 新增功能：
新的密度泛函：OPTX交换，PBE和B95相关，VSXC和HCTH纯泛函，B1及其变体B98，B97-1，B97-2，PBE1PBE混合泛函。
高精度能量方法：G3及其变体，W1方法。另外还包含W1BD，它用BD代替耦合簇，比CBS-QB3和G3更精确，当然计算也更加昂贵。
对重元素全电子基组计算的Douglas-Kroll-Hess标量相对论修正，用于当ECP基组不能满足精度的情况。
　　(4) 逼近基组极限的UGBS基组。
　　Fluent：通用CFD软件包
　　官方主页：http://www.fluentchina.com，http://www.fluent.com/
　　通用CFD软件包，
用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵
活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网
格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。
　　FLUENT软件采用基于完全非结构化网格的有限体积法，而且具有基于网格节点和网格单元的梯度算法;
　　定常/非定常流动模拟，而且新增快速非定常模拟功能;
　　FLUENT软件中
的动/变形网格技术主要解决边界运动的问题，用户只需指定初始网格和运动壁面的边界条件，余下的网格变化完全由解算器自动生成。网格变形方式有三种：弹簧
压缩式、动态铺层式以及局部网格重生式。其局部网格重生式是FLUENT所独有的，而且用途广泛，可用于非结构网格、变形较大问题以及物体运动规律事先不
知道而完全由流动所产生的力所决定的问题;
　　FLUENT软件具有强大的网格支持能力，支持界面不连续的网格、混合网格、动/变形网格以及滑动网格等。值得强调的是，FLUENT软件还拥有多种基于解的网格的自适应、动态自适应技术以及动网格与网格动态自适应相结合的技术;
　　FLUENT软件包含三种算法：非耦合隐式算法、耦合显式算法、耦合隐式算法，是商用软件中最多的;
　　FLUENT软件包
含丰富而先进的物理模型，使得用户能够精确地模拟无粘流、层流、湍流。湍流模型包含Spalart-Allmaras模型、k-ω模型组、k-ε模型组、
雷诺应力模型(RSM)组、大涡模拟模型(LES)组以及最新的分离涡模拟(DES)和V2F模型等。另外用户还可以定制或添加自己的湍流模型;
　　适用于牛顿流体、非牛顿流体;
　　含有强制/自然/混合对流的热传导，固体/流体的热传导、辐射;
　　化学组份的混合/反应;
　　自由表面流模型，欧拉多相流模型，混合多相流模型，颗粒相模型，空穴两相流模型，湿蒸汽模型;
　　融化溶化/凝固;蒸发/冷凝相变模型;
　　离散相的拉格朗日跟踪计算;
　　非均质渗透性、惯性阻抗、固体热传导，多孔介质模型(考虑多孔介质压力突变);
　　风扇，散热器，以热交换器为对象的集中参数模型;
　　惯性或非惯性坐标系，复数基准坐标系及滑移网格;
　　动静翼相互作用模型化后的接续界面;
　　基于精细流场解算的预测流体噪声的声学模型;
　　质量、动量、热、化学组份的体积源项;
　　丰富的物性参数的数据库;
　　磁流体模块主要模拟电磁场和导电流体之间的相互作用问题;
　　连续纤维模块主要模拟纤维和气体流动之间的动量、质量以及热的交换问题;
　　高效率的并行计算功能，提供多种自动/手动分区算法;内置MPI并行机制大幅度提高并行效率。另外，FLUENT特有动态负载平衡功能，确保全局高效并行计算;
　　FLUENT软件提供了友好的用户界面，并为用户提供了二次开发接口(UDF);
　　FLUENT软件采用C/C++语言编写，从而大大提高了对计算机内存的利用率。
　　在CFD软件
中，Fluent软件是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。Fluent的软件设计基于“CFD计算机软件群的概念”，针对每一种流动的物理问题
的特点，采用适合于它的数值解法在计算速度、稳定性和精度等各方面达到最佳。由于囊括了FluentDynamicalInternational比利时
PolyFlow和FluentDynamicalInternational(FID)的全部技术力量(前者是公认的在黏弹性和聚合物流动模拟方面占领
先地位的公司，后者是基于有限元方法CFD软件方面领先的公司)，因此Fluent软件具有如下优点
　　1、功能强，适用面
广。包括各种优化物理模型，如:计算流体流动和热传导模型(包括自然对流、定常和非定常流动，层流，湍流，紊流，不可压缩和可压缩流动，周期流，旋转流及
时间相关流等);辐射模型，相变模型，离散相变模型，多相流模型及化学组分输运和反应流模型等。对每一种物理问题的流动特点，有适合它的数值解法，用户可
对显式或隐式差分格式进行选择，以期在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳。
　　2、高效，省时。
Fluent将不同领域的计算软件组合起来，成为CFD计算机软件群，软件之间可以方便地进行数值交换，并采用统一的前、后处理工具，这就省却了科研工作
者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动，而可以将主要精力和智慧用于物理问题本身的探索上。
　　3、建立了污染物生成模型。包括NOX和ROX(烟尘)生成模型。其中NOX模型能够模拟热力型、快速型、燃料型及由于燃烧系统里回燃导致的NOX的消耗。而ROX的生成是通过使用两个经验模型进行近似模拟，且只使用于紊流
　　FLUENT同传统的CFD计算方法相比，具有以下的优点：
　　1、稳定性好，FLUENT经过大量算例考核，同实验符合较好。
　　2、适用范围广，FLUENT含有多种传热燃烧模型及多相流模型，可应用于从可压到不可压、从低速到高超音速、从单相流到多相流、化学反应、燃烧、气固混合等几乎所有与流体相关的领域。
　　3、精度提高，可达二阶精度。
　　Quantum-ESPRESSO：基于密度泛函的从头算起分子动力学免费软件
　　官方主页:http://www.quantum-espresso.org/
　　ESPRESSO意 为“op(E)n (S)ource (P)ackage for (R)esearch in
(E)lectronic (S)tructure, (S)imulation, and
(O)ptimization”。Quantum-ESPRESSO软件包基于密度泛函理论，使用平面波基组和赝势。它包含以下代码：
　　1、PWscf：电子结构，结构优化，分子动力学，振动特性和介电特性。
　　2、FPMD：Car-Parrinello可变晶胞的分子动力学程序。它基于R. Car和M.
Parrinello的原始代码。
　　3、CP：Car-Parrinello可变晶胞的分子动力学程序。它基于R. Car和M.
Parrinello的原始代码。
　　4、PWgui：产生PWscf输入文件的图形用户界面。
　　5、atomic：用于原子计算和产生赝势。
　　一、基态计算：
　　1、自洽场总能量，力，和张量。
　　2、使用迭代对角技术，阻尼动力学，和共轭梯度进行能量最小化。
　　3、Kohn-Sham轨道。
　　4、Gamma点，k点取样，各种展宽技术(Fermi-Dirac，Gaussian，Methfessel-Paxton，Marzari-Vanderbilt)。
　　5、模守恒赝势和超软赝势，PAW。
　　6、交换关联泛函：LDA，GGA(PW91，PBE，B88-P86，BLYP)，meta-GGA，精确交换泛函，杂化泛函。
　　7、LDA+U。
　　8、Berry相极化。
　　9、自旋轨道耦合和非共线磁性。
　　10、最大局域化函数。
　　二、响应特性(密度泛函微扰理论)：
　　1、声子频率，以及任意波矢的本征矢。
　　2、完全声子色散，实空间的原子间力常数。
　　3、平移和转动的声音求和规则。
　　4、有效电荷和色散张量。
　　5、电-声相互作用。
　　6、三阶非谐声子寿命。
　　7、红外和Raman交叉部分。
　　8、EPR和NMR化学位移。
　　三、从头分子动力学：
　　1、Car-Parrinello分子动力学。
　　2、Born-Oppenheimer分子动力学。
　　四、结构优化：
　　1、使用准牛顿BFGS条件的GDIIS。
　　2、阻尼动力学。
　　3、离子共轭梯度最小化。
　　4、投影速度Verlet算法。
　　5、过渡态和能量最小化。
　　6、Born-Oppenheimer NEB。
　　7、Born-Oppenheimer弦动力学。
　　OpenFOAM：计算流体力学(CFD)软件包
　　官方主页：http://www.openfoam.org
　　OpenFOAM的 前身为FOAM(Field Operation and
Manipulation的简写)，后来作为开源代码公布到网上，任何人都可以自由下载和传播她的源代码。OpenFOAM是一个完全由C++编写的面向
对象的CFD类库，采用类似于我们日常习惯的方法在软件中描述偏微分方程的有限体积离散化，支持多面体网格(比如CD-adapco公司推出的CCM+生
成的多面体网格)，因而可以处理复杂的几何外形，支持大型并行计算，等。
　　 OpenFOAM(Open Fi e ld Ope r a t i on
andManipulation的简称)软件可以模拟复杂流体流动、化学反应、湍流流动、换热分析等现象，还可以进行结构动力学分析、电磁场分析以及金融
评估等。该软件由OpenCFD公司开发维护，在GNU General Public
License许可下可以自由下载和发布。
　　OpenFOAM软件的核心技术为一系列的高效C++模块数据包，利用这些数据包可以构造出一系列有效的求解器、辅助工具和库文件，用来模拟特定的工程机械问题和进行前后处理，包括数据处理、图形显示、网格处理、物理模型和求解器接口等。
　　OpenFOAM提供了许多预编译好的求解器、辅助工具和模型库等，可以模拟一系列复杂问题。同时它也是一款开源软件，用户可以扩展软件本身的功能和处理能力。该软件开源化不仅仅在于其程序代码对外公开，而且其软件程序结构和软件架构
设计也开源化。因此用户可以最大程度地拓展程序以实现用户自定义功能。
　　OpenFOAM是
一个完全由C++编写的面向对象的CFD类库，采用类似于我们日常习惯的方法在软件中描述偏微分方程，采用有限体积法对偏微分方程进行求解。软件支持三维
任意多面体网格(比如CDadapco公司推出的CCM+生成的多面体网格)，因而可以处理复杂的几何外形，支持区域分解并行计算等。
　　软件架构
　　OpenFOAM软
件首先是一个C++库文件包，它包含许多可执行文件(也称为应用程序包)。从文件组织结构来说这些应用程序大体可以分为两大类：求解器和辅助工具。求解器
用来求解连续介质力学中的某个特定问题，而辅助工具主要用来进行数据操作、辅助求解器完成计算任务。从程序实现功能的角度来看，OpenFOAM软件同众
多商业CFD软件一样，包括核心求解器、前处理和后处理三大模块。具体组成如下：而从程序开发的角度来看，OpenFOAM软件主要基于以下几个主要的类
及其相互之间的作用。
　　1、 Primitive与Container
----基础类及容器类
　　2、 描述空间及时间的类
　　3、 张量的数学运算类
　　4、 Field、Dimension Set、Boundary Conditon和
　　5、 Geometric Field---场、量纲、边界条件及几何场
　　6、 Mesh---网格类
　　7、 积分、微分及离散类
　　8、 矩阵类
　　9、 描述PDE(偏微分方程)的类
　　10、 物理模型类
　　软件功能
　　OpenFOAM软件可以模拟复杂流体流动、化学反应、湍流流动、换热分析等现象，还可以进行结构动力学分析、电磁场分析。具体功能分述如下：
　　11、 求解方面
用户可以进行基本的CFD分析，可压与不可压缩流动分析、多相流分析、燃烧分析、热分析以及电磁场和结构动力学耦合分析。
　　13、 前处理方面
软件拥有自己的JAVA/C++图形界面——case管理器FoamX，可以对case进行管理，对模型数据进行操作、设置边界条件和求解设置等内容，此外还有其他一些直接对数据进行操作的辅助工具，如setField、MapField等工具。
　　15、 后处理方面
软件自带有paraFoam模块，可以对OpenFOAM软件的数据直接进行读取。paraFoam基于开源可视化软件ParaView开发，可以进行一
些常用的后处理操作，如网格显示、云图显示、等值面显示、曲线绘制等等。此外，软件包含有与第三方软件的接口工具，可以通过专业的后处理软件进行数据处
理，如foamToEnsight、foamToFieldview、foamToGMV、smapToFoam等。Ensight软件也可以直接读取
OpenFOAM软件的计算结果。
　　17、 网格方面
软件支持各种各样的多面体非结构化网格，包括四面体、立面体、棱柱网格、Polehedral等。网格生成的时候即可以在自带的FoamX前处理器里进行
简单操作(blockMesh)，也可以接受其他网格处理软件生成的网格，包含有多种网格转换工具如cfxToFoam、
fluentMeshToFluent、mshToFoam、ansysToFoam等。对于网格模型数据，可以进行网格编辑操作和网格质量检查，如网格
移动、旋转、细化、重编号、网格分割、动网格等。
　　19、 物理模型
软件包含有先进的物理模型，用来模拟可压与不可压缩流体、牛顿与非牛顿流体。湍流模型方面既有常规的层流、S-A模型，还包括各种各样的k-e模型，还包
括有丰富的大涡模拟模拟，如各种Smagorinsky模型、scale similarity模型、spectral eddy
viscosity模型等等。另外OpenFOAM还具有以下功能和特点：
　　- 燃烧模拟
　　- 拉格朗日粒子追踪及射流
　　- 滑移网格，网格层消等
各种各样的工具箱，包括各种ODE求解器、ChemKIN接口等自动生成动网格与网格转换工具，可以转换多种网格形式为FOAM可以处理的网格形式支持多种网格接口。
　　GROMACS：开源的分子动力学软件
　　官方主页：http://www.gromacs.org/
　　GROMACS是分
子动力学通用软件包，用于模拟含几百到几百万粒子体系的牛顿运动方程。它特别适用于生物分子，如蛋白质，油脂等有大量复杂健作用的体系，但是由于
GROMACS在计算非键作用(这占了模拟的主要部分)时相当快，因此也可广泛应用于非生物体系，如聚合物。
　　GROMACS除了支持现代分子动力学的全部常见算法，还有一些颇具竞争力的新特色：
　　1、 GROMACS对代码进行了很多算法上的和针对不同硬件的优化，执行效率通常比其它同类程序高3-10倍
　　2、GROMACS界面友好
　　3、不用脚本语言，所有程序使用简单的命令行选项接口用于输入和输出文件。程序还提供支持全部程序模块的图形用户界面
　　4、进行计算时，GROMACS会告诉用户用了多少时间，以及预计还需要多长时间
　　5、输入文件和轨迹文件与硬件无关，因此可以被不同版本的GROMACS读取。程序还具有向下兼容性
　　6、通过使用有损耗压缩技术，提供了存储轨迹文件的紧凑方法
　　7、大量用于轨迹分析的工具，并可提供数学分析软件Xmgr/Grace格式的图
　　8、轨迹浏览器，只需要标准X的支持
　　9、使用标准MPI通信进行并行计算
　　10、GROMACS包含几种绝妙的算法，可以极大地提高计算效率却不损失计算精度
　　11、包含完全自动的拓扑生成器，产生蛋白质甚至是多聚体的结构
　　12、正在开发的GROMACS到量子化学和生物信息学数据库的接口
　　ABINIT：物理属性(能量、几何优化、分子动力学模拟)等计算专业软件
　　官网：http://www.abinit.org/
　　简介：
　　ABINIT的主程
序使用赝势和平面波，用密度泛函理论计算总能量，电荷密度，分子和周期性固体的电子结构，进行几何优化和分子动力学模拟，用TDDFT(对分子)或GW近
似(多体微扰理论)计算激发态。此外还提供了大量的工具程序。程序的基组库包括了元素周期表1-109号所有元素。ABINIT适于固体物理，材料科学，
化学和材料工程的研究，包括固体，分子，材料的表面，以及界面，如导体、半导体、绝缘体和金属。
　　功能： 可以计算很多物理属性，包括：
　　A. 计算倒格子中核与电子的总能量。
　　A.1. 计算使用平面波和赝势。
　　A.2. 总能量的计算使用密度泛函理论(DFT)。可以使用大多数重要的局域密度近似
(LDA)，包括Perdew-Zunger近似。可以使用两种不同的局域自旋密度(LSD)，包括Perdew Wang 92和M.
Teter的LSD。还可以使用Perdew-Burke-Ernzerhof，revPBE，RPBE和HCTH等GGA
(自旋极化和非极化)。
自恰场计算生成DFT基态，以及相关的能量和密度。此后的非自恰计算可以对能带结构的大量k-点产生本征能量。态密度的计算即可以用四面体方法，也可以用模糊技术。
程序可以使用多种不同的赝势。对整个周期表适用的有两种：Troullier-Martins型和Goedecker型(这种类型包括自旋-轨道耦合)。如果需要的话，有四个代码可以产生新的赝势。
　　A.5. 程序本身可以处理金属和绝缘体系。
　　A.6. 晶胞可以是正交或者非正交。计算可以输入任何对称性及相应的k-点集。
电子体系可以用自旋极化和自旋非极化计算。一个特殊的选项可以有效地处理反铁磁性。可以对总能量计算非共线的磁性(不能用于力，张量，相应函数...)。可以禁止晶胞的总磁矩。
　　A.8. 总能量，力，张量和电子结构的计算可以考虑自旋-轨道耦合。
　　A.9. 能量可分解为不同的成分(局域势，XC，Hartree...)。
　　A.10. 计算内部电子本征值。
　　A.11. 230个空间群和1191个Shubnikov磁群的对称性分析。
　　B. 计算总能量和本征能量
　　B.1. 用解析公式计算Hellman-Feynman力。
　　B.2. 计算应力。
　　B.3. 极化的计算。
　　B.4. 响应的计算。
　　B.5. 计算近似的和准确的磁化系数矩阵和介电矩阵。
　　B.6. 解析计算电子本征能量的导数。
　　B.7. 计算光学传导性。
　　B.8. Born有效电荷的能带分解，以及局域化张量的计算。
　　C. 激发态
　　C.1. 用GW近似计算电离能和亲和能。
　　C.2. 用TDDFT计算原子和分子的(单重、三重)激发态和振荡强度。
　　D. 移动原子，改变晶胞参数
用不同的方法寻找平衡构型。可以同时优化晶胞参数。优化过程中如果需要的话，可以固定指定的晶胞参数，角度，或原子位置。
　　D.2. 有两种算法进行分子动力学计算。
　　D.3. 自动分析键长键角。原子坐标的格式支持用可视化软件XMOL显示。
　　E. 分析和图形工具
后期处理程序cut3d用于分析密度和势文件。它还可以改变文件格式，提取2D明面或者1D线。此外还可以分析波函文件。
　　E.2. 另一个后期处理程序aim，用于进行Bader的“原子中的分子”(AIM)密度分析。
对可视化程序产生格式化数据：键结构(用XMGR显示)，不同参数的总能量(用XMGR显示)，电荷密度(3D轮廓线，先用cut3d，再用商业程序cut3d也可以产生2D密度图)。
　　E.4. 后期处理程序band2eps自动画出eps格式的声子散射曲线。
　　CPMD：是一个Car-Parrinello 分子动力学程序包
　　很长一段时间以来，一直有人在问BOMD与CPMD究竟有什么不同?这里我就简单说一些二者的区别。
　　实际上，我想大部分
人理解和接触的第一原理分子动力学方法以CPMD居多。CPMD，就是Car和Parrinello两个人作出的基于密度泛函的分子动力学方法，其特点是
在引入电子虚拟质量，将电子运动耦合到了运动方程中，每一步分子动力学计算后，对电子结构的计算就不再需要自洽场迭代这一过程，因此可以大大节省计算资
源，在计算机还不是那么好的80，90年代是弥足珍贵的。CPMD的建立开创了第一原理分子动力学方法的新时代，使其真正开始了实用化进程。
　　而BOMD，顾名思
义，就是Born-Oppenheimer分子动力学。Born-Oppenheimer近似，也就是绝热近似，指的是将电子和离子的求解分离开来，只处
理离子的动力学部分，而认为电子可以快速跟上电子的运动。其特点是每一步分子动力学计算之后都需要对电子结构进行自洽场迭代，使电子达到基态。正式由于这
个自洽场迭代过程需要的计算量巨大，致使其一直没有达到广泛运用，直到90年代中后期，计算机技术的发展，才使BOMD开始逐步被人们重视。
　　CPMD和BOMD
各有优劣。CPMD虽然计算速度更快，不需要进行自洽场迭代计算，计算量小，但是由于计算中并没有使体系真正达到基态，而只是尽量靠近基态，因此其准确性
对电子的虚拟质量这个参数的选取依赖程度很大，一旦计算参数不对，得到的体系很可能远远偏离真实的势能面，得不到正确的动力学轨迹。同时，为了保证其尽量
靠近基态，分子动力学时间步长一般选得较小。而BOMD虽然计算量大，但是由于每一步都保证系统达到基态，因此其分子动力学步长可以取得较大，一般1fs
到5fs都有可能。综合来说，如果能结合二者的优势，第一原理分子动力学计算效率将大大提高，这也成为近年来其发展的重要方向。
　　官网：http://www.cpmd.org/
　　简介：
　　What is CPMD ?
　　The CPMD code is a plane wave/pseudopotential implementation of
Density Functional Theory, particularly designed for ab-initio
molecular dynamics. Its first version was developed by Jurg Hutter
at IBM Zurich Research Laboratory starting from the original
Car-Parrinello codes. During the years many people from diverse
organizations contributed to the development of the code and of its
pseudopotential library:
　　Michele Parrinello, Jurg Hutter, D. Marx, P. Focher, M.
Tuckerman, W. Andreoni, A. Curioni, E. Fois, U. Roetlisberger, P.
Giannozzi, T. Deutsch, A. Alavi, D. Sebastiani, A. Laio, J.
VandeVondele, A. Seitsonen, S. Billeter and others.
　　The current version, 3.13, is copyrighted jointly by IBM Corp and
by Max Planck Institute, Stuttgart, and is distributed free of
charge to non-profit organizations ( see download ). Profit
organizations interested at the code should contact us .
　　CPMD runs on many different computer architectures and it is well
parallelized (MPI and Mixed MPI/SMP).
　　CPMD main characteristics
　　works with norm conserving or ultrasoft pseudopotentials LDA, LSD
and the most popular gradien free energy
density functional implementation isolated systems and system with
periodic k-points molecular and crystal
symmetry wavefunction optimization: direct minimization and
diagonalization geometry optimization: local optimization and
simulated annealing molecular dynamics: constant energy, constant
temperature and constant pressure path integral MD response
functions excited states many electronic properties time-dependent
DFT (excitations, molecular dynamics in excited states)
coarse-grained non-Markovian metadynamics
　　CPMD 是一个Car-Parrinello 分子动力学程序包。它也基于平面波赝势框架，支持模守恒和超软两种赝势。CPMD
软件中包括自由能密度泛函、路径积分分子动力学和meta-dynamics
等方法。它可以计算响应函数、激发态和其他许多电子性质。
　　mpiBLAST:是一个基于MPI的NCBI BLAST的并行实现
　　官网：http://www.mpiblast.org/
　　mpiBLAST is a freely available, open-source, parallel
implementation of NCBI BLAST. By efficiently utilizing distributed
computational resources through database fragmentation, query
segmentation, intelligent scheduling, and parallel I/O, mpiBLAST
improves NCBI BLAST performance by several orders of magnitude
while scaling to hundreds of processors. mpiBLAST is also portable
across many different platforms and operating systems. Lastly, a
renewed focus and consolidation of the many codebases has
positioned mpiBLAST to continue to be of high utility to the
bioinformatics community.
　　Key Features of mpiBLAST:
　　1. Database fragmentation
　　2.Query segmentation
　　3.Exact NCBI e-value scores
　　4. Increased per-query throughput
　　5.Improved query response time
　　6. Portable across all major operating systems
　　7. Integrated advanced job scheduling
　　8.Parallel input/output
　　9.Fault tolerant
　　10.High-performance on desktops, clusters, and HPC systems
　　mpiBLAST是 一个基于MPI的NCBI BLAST的并行实现。它由代替formatdb 和
blastall的两个程序组成，在安装有MPI的并行计算机群集上执行BLAST作业。和传统BLAST相比，使用mpiBLAS有两个主要的好处。首
先，mpiBLAST分割群集中每个节点上的数据库。由于数据库每个节点的分段越小，它就可以驻留在缓存存储器中，由于减少了磁盘I/O次数，从而大幅提
高速度。其次，由于处理器相互间的通信需求低，所以它允许BLAST用户利用高效、低代价的Beowulf
群集。当数据库太大以至不能完全放在RAM中时，mpiBLAST 可以取得超线性的加速，而在一般情况下能获得线性的加速。
　　Amber是程序套件集合的名称，用于分子(特别是生物分子)的动力学模拟
　　官网：http://ambermd.org/
　　Amber是程序套
件集合的名称，用于分子(特别是生物分子)的动力学模拟，并不是哪个具体的程序叫这个名称，而是很好地协调工作的各个程序部分一起提供了一个强大的理论框
架，用于多种通用计算。AMBER提供两部分内容：用于模拟生物分子的一组分子力学力场(无版权限制，也用于其它一些模拟程序中);分子模拟程序软件包，
包含源代码和演示。
　　功能 发布版包含了大约 60 个程序，它们相当好地协调工作。主要的程序有：
　　sander 用来自 NMR 的能量限制模拟退火。可以基于来自 NOE 的距离限制和扭转角限制、基于化学位移和
NOESY值的性能损失函数，进行 NMR 的精细化。Sander也是用于分子动力学模拟的主程序。
　　程序包含自由能微扰(FEP)和热动力学积分(TI)，还允许平均力势(PMF)的计算。
　　进行 QM/MM 计算，“真正的”Ewald模拟，以及备用的分子动力学积分程序。
　　使用一阶和二阶导数信息进行简正模式分析的程序，用于寻找局域最小值，进行振动分析，寻找过渡态。
　　X-window程序，用于基本模型，AMBER 坐标和参数/拓扑文件的创建。它包含分子编辑器，可以创建基团和操作分子。
　　antechamber
　　该程序套件对大多数有机分子自动产生力场描述。它从结构开始(通常是 PDB
格式)，产生LEaP可识别的文件用于分子模拟。要求对蛋白质和核酸产生的力场与通常的 Amber力场一致。
　　ptraj和 carnal
　　用于分析 MD轨迹，计算参考结构的 RMS 偏差，氢键分析，时间相关函数，扩散特性等。
　　mm_pbsa
　　脚本，对 MD 轨迹自动后期处理，用连续溶剂方法进行热力学分析。它能够把能量归属到
　　不同的基团片断中去，并估算不同构像之间的自由能量差。
　　ABAQUS是一套功能强大的基于有限元方法的工程模拟软件
　　官网：http://www.simulia.com/
　　ABAQUS是一套
功能强大的基于有限元方法的工程模拟软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到极富挑战性的非线性模拟等各种问题。ABAQUS具备十分丰富的、可模
拟任意实际形状的单元库;ABAQUS也具有相当丰富的材料模型库，可以模拟大多数典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋
混凝土、可压缩的弹性泡沫，以及地质材料，例如土壤和岩石等。作为一种通用的模拟工具，ABAQUS不仅能够解决结构分析(应力/位移)问题。而且能够模
拟和研究包括热传导、质量扩散、电子部分的热控制(热电耦合分析)、声学分析、岩土力学分析(流体渗透/应力耦合分析)及压电介质分析等广阔领域中的问
　　ABAQUS为用户
提供了广泛的功能，使用起来又非常简单。即便是最复杂的问题也可以很容易地建立模型。例如，对于复杂多部件问题，通过对每个部件定义合适的材料模型，然后
将它们组装成几何构形。对于大多数模拟，包括高度非线性问题，用户仅需要提供如结构的几何形状、材料性质、边界条件及载荷工况这些工程数据。在非线性分析
中，ABAQUS能自动选择相应载荷增量和收敛限度。他不仅能够选择合适参数，而且能连续调节参数以保证在分析过程中有效地得到精确解。用户通过准确的定
义参数就能很好的控制数值计算结果。
　　ABAQUS 有两个主求解器模块— ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit。ABAQUS
还包含一个全面支持求解器的图形用户界面，即人机交互前后处理模块 — ABAQUS/CAE 。 ABAQUS
对某些特殊问题还提供了专用模块来加以解决。
　　ABAQUS被广泛
地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。ABAQUS不但可以做单
一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究。ABAQUS的系统级分析的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。由于
ABAQUS优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得ABAQUS被各国的工业和研究中所广泛的采用。ABAQUS产品在大量的高科技产品研究中都发挥
着巨大的作用。
　　ABAQUS/Standard模块
　　解决各种实际问题
　　 ABAQUS/Standard
为工程师和分析专家提供强有力的工具来解决许多工程问题：从线性静态、动态分析到复杂的非线性耦合物理场分析。结合使用
ABAQUS/Standard 与 ABAQUS/Explicit
，利用两者的隐式和显式求解技术，可以让更多实际问题获得求解。
　　精确、可靠的分析
　　分析一项工程问题所 使用工具的质量，极大地影响该问题求解的可靠性和质量。我们对 ABAQUS/Standard
的每一个版本，在所有支持的计算机平台上，都进行一整套完整的测试;包括 13,000 次的回归测试以及对许多客户模型的测试。此外，
ABAQUS/Standard 有最好的行业技术支持和完备的手册做后盾，用户完全可以放心的使用该产品。
　　开发高效求解技术
　　对于绝大多数复杂问 题的求解来说，高效可靠的求解过程是非常重要的。 ABAQUS/Standard
提供并行的稀疏矩阵求解器。该求解器对各种大规模计算问题都能十分可靠地快速求解。不仅如此，ABAQUS/Standard
还包含许多新颖的求解技巧来提高求解速度。
　　改进现有工作流程
　　业内领先的 ABAQUS/Standard 分析能力，结合与现有前后处理器的兼容能力，使 ABAQUS
常常成为用户的唯一选择：用户可以把他们所有的有限元分析需求全部集成在 ABAQUS 中进行求解。 ABAQUS/Standard
不仅可以在现有的工作流程中方便的使用，还可以借助它强大的功能显著的改进现有的工作流程。
　　ABAQUS/Explicit模块
　　求解复杂的非线性问题
　　 ABAQUS/Explicit 是求解复杂非线性动力学问题和准静态问题的理想程序，特别是用于模拟冲击和其它高度不连续事件。
ABAQUS/Explicit 不但支持应力 / 位移分析而且还支持完全耦合的瞬态温度-位移分析、声固耦合分析。
ABAQUS/Explicit 与 ABAQUS/Standard 有机的结合，使求解能力更加强大和灵活。任意的拉格朗日 —欧拉
(ALE) 自适应网格功能可以有效地模拟大变形非线性问题，例如金属成形。
　　使用的可靠性
　　 ABAQUS/Explicit 的开发有着严格的质量监控，它是同类软件中唯一同时达到了 ISO9001 和美国国家标准协会 /
美国机械工程师协会( ANSI/ASME )颁布的核工业质量保证程序 NQA-1
规范要求的软件。为了保证在工业生产中使用该产品的可靠性和高质量， ABAQUS/Explicit
的每一个版本都经过了一系列广泛的测试，包括超过 3500 个回归测试和许多对用户模型的测试。
　　精确、可靠的分析
　　分析一项工程问题所 使用工具的质量，极大地影响该问题求解的可靠性和质量。 ABAQUS/Explicit
恰当地}