介绍

ARES（Ab initio atomic mateRial modEling Software at JLU）是由吉林大学自主开发的第一性原子级材料模拟软件套件。它旨在提供多尺度研究平台，整合了平面波方法、实空间方法以及机器学习势（MLP）等先进计算技术。设计目标是实现高精度与高效率的统一，使研究人员能够在同一框架下灵活地开展不同层次的材料建模与模拟。

核心模块

ARES 的核心模块包括：

  1. 电子结构计算（Electron Structure） 支持从头算密度泛函理论（DFT）求解体系的基态性质，提供能量、电子态密度、能带结构等关键物理量的高精度计算。

  2. 分子动力学（Molecular Dynamics） 结合经典势函数与机器学习势，实现大规模、长时间的原子级动力学模拟，可用于探索相变、缺陷迁移及极化翻转等复杂物理过程。

  3. 晶格动力学（Lattice Dynamics） 基于从头算势能面或机器学习势，通过有限位移法计算体系声子谱及热力学性质（零点振动能、熵、自由能等）。 该模块为一单独程序，名为 ARES-EPC ，可与 ARES 主程序协同工作。

  4. 机器学习势ACNN （Attention coupled neural network） ACNN 是一个基于深度学习的原子间势能模型，能够高效且精确地描述多原子体系中的相互作用。该模块结合了注意力机制对局部原子环境进行描述，适用于复杂材料体系的高通量结构预测与动力学模拟。

ARES 致力于构建一个面向高通量计算与智能模拟的材料建模生态，为先进功能材料的理论设计和机理探索提供有力的计算支撑。

程序运行

串行执行：

mpirun -n 1 ares > output.out

并行执行：

mpirun -n 4 ares > output.out

slurm 调度系统上的运行脚本参考：

#!/bin/bash

#SBATCH --job-name=[job_name]
#SBATCH --partition=[queue_name]
#SBATCH --time=04:00:00
#SBATCH --nodes=1
#SBATCH --ntasks-per-node=48
#SBATCH --cpus-per-task=1

# Load the necessary environment modules
source [path_to_environment_script] > /dev/null

# Set environment variables for threading and process pinning
export MKL_NUM_THREADS=1
export OMP_NUM_THREADS=1
export MKL_DYNAMIC=false
export KMP_AFFINITY=granularity=fine,compact,1,0  # Thread affinity
export I_MPI_PIN_DOMAIN=auto                      # Process binding
export I_MPI_FABRICS=shm:ofi                      # Shared memory & OpenFabrics

# Run the ARES executable
mpirun -np 48 [path_to_your_ARES_executable]

赝势说明

ARES 支持模守恒赝势，赝势格式支持 UPF、UPF2格式。

我们推荐用户从以下经过严格测试和广泛验证的开源项目中获取赝势。

SG15 (ONCVPSP) 赝势库

官方链接：http://www.quantum-simulation.org/potentials/sg15_oncv/

PseudoDojo 赝势库

官方链接：http://www.pseudodojo.org/