Quantum ESPRESSO的案例
SIG官宣：RISC-V將走向HPC和AI！
首批調查將針對 GROMACS、Quantum ESPRESSO和CP2K等應用；FFT、BLAS、GCC 和LLVM等庫；以及HPL和HPCG等基準測試。
RISC-V SIG-HPC將在生態系統固化后制定更詳細的路線圖。RISC-V SIG的長期目標是構建一個開源的硬件和軟件生態系統，既可以滿足對性能要求高的新興應用程序，又可以滿足傳統需求。
這需要多少年？只有時間會證明一切，但來自英特爾等大公司的行業支持肯定有助于加快這一時間表。
RISC-V官方原文：
RISC-V SIG-HPC Enabling RISC-V in HPC, Supercomputers to the Edge, and Emerging AI/ML/DL HPC Workloads
RISC-V was first deployed as a microcontroller or embedded processor. However, in the future, the RISC-V ISA can also power the most powerful computers as processors and accelerators. In order to do that, the ISA must have features and an ecosystem to support HPC and these features are different from what is defined as an embedded system, where the RISC-V ISA first got traction.
展開 服務器主要用于 計算化學/材料模擬、分子動力學、機器學習
主要用到的軟件 vasp、quantum espresso、cp2k、lammps等
基于形變勢理論計算載流子遷移率
這種方法沒有考慮電子和聲子(晶格振動)以及電子與電子之間的相互作用等因素，計算結果存在一定的誤差，但是相比于基于玻爾茲曼輸運理論采用Quantum-ESPRESSO 和 EPW 軟件計算載流子遷移率的方法，經濟實惠且結果在可接受的范圍之內，是計算載流子遷移率常見的方法。
二維材料載流子遷移率可以根據下式計算：
其中，m∗是傳輸方向上的有效質量，T是溫度，kB是玻爾茲曼常數。
E1表示沿著傳輸方向上位于價帶頂 (VBM)的空穴或聚于導帶底(CBM)的電子的形變勢常數，由公式確定，其中ΔE為在壓縮或拉伸應變下CBM或VBM的能量變化，l0是傳輸方向上的晶格常數，Δl是l0的變形量。
md是載流子的平均有效質量，由下面公式定義：
C2D是均勻變形晶體的彈性模量，對于2D材料，彈性模量可以通過下面公式來計算 ，其中E是總能量，S0是優化后的面積。
本公式的單位：
md(kg)、E1(J)、C2D(J/m2)、e(C)、g(J*s)、e(J/K)、m*(Kg)、
使用的工具：VASP5.4.4版本及以上、vaspkit、origin。
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展開 日本尖端科技-單晶葉片材料研究利器--計算設備硬件配置
在單晶葉片材料的研究中，可能會使用多種不同的軟件工具來輔助設計和分析材料性能，例如：
1) 材料建模與仿真軟件：用于模擬單晶葉片材料的晶體結構和性能，例如VASP、Quantum ESPRESSO等。
2) 有限元分析軟件：用于模擬單晶葉片材料在高溫、高壓條件下的力學響應和熱穩定性，例如ANSYS、ABAQUS等。
3) 失效分析軟件：用于分析單晶葉片材料的失效原因和機理，例如MATLAB、Python等。
主要組成部分包括材料樣品、實驗設備、測試儀器、計算機硬件等。在研究單晶葉片材料時，研究人員通常會配備先進的實驗設備和計算機硬件，以確保研究的準確性和高效性。此外，需要對材料的生長和制備過程進行精確控制和優化，確保所得的單晶葉片材料具有優異的性能和穩定性。
量子化學計算工作站硬件配置推薦
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新金屬材料國家重點實驗室的計算利器—UltraLAB工作站配置推薦
§ 發現多種具有優異性能的新型結構金屬間化合物
§ 發展多種新型非晶合金和亞穩金屬材料制備方法
§ 研發多種具有高強度、高韌性、高導電性等優異性能的新一代基礎金屬材料
§ 設計、合成了多種具有新型功能的新金屬功能材料
§ 發展多種高效、綠色、可控的材料制備新技術
§ 建立多種合金設計與模擬理論與方法
§ 研發多種先進高溫合金
在這個領域的研究中，可能會用到一些材料模擬和計算工具，包括：
1) 第一性原理計算軟件：例如 VASP（Vienna Ab initio Simulation Package）、Quantum ESPRESSO 等，用于從頭算得到材料的電子結構和性質。
2) 分子動力學模擬軟件：例如 LAMMPS、GROMACS 等，用于模擬材料的原子尺度動力學行為。
3) 晶體結構建模軟件：例如 Materials Studio、VESTA 等，用于建立和分析晶體結構。
4) 有限元分析軟件：例如 Abaqus、ANSYS，用于分析材料的力學性能。
5) 金屬材料相圖軟件：例如 Thermo-Calc，用于預測合金的相平衡和相圖。
在計算性能需求方面，第一性原理計算通常對計算資源有較高的要求，因為這些計算是基于從頭算的量子力學計算，可以受益于多核 CPU 和高性能計算集群。一些分子動力學模擬軟件和有限元分析軟件也可以進行多核并行計算。
對于結構金屬間化合物、非晶合金及亞穩金屬材料、新一代基礎金屬材料、新金屬功能材料基礎研究等領域的研究，通常使用有限元分析、數值模擬等算法，這些算法通常基于CPU多核。
對于材料制備新技術與新工藝基礎研究、合金設計與模擬等領域的研究，通常使用機器學習、數據挖掘等算法，這些算法通常基于CPU多核或GPU。
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使用軟件工具如VASP、Quantum ESPRESSO、CASTEP等進行磁性材料的第一性原理計算和模擬。
磁性器件設計和優化：
設計和優化磁性器件，如磁傳感器、磁存儲器等。
使用軟件工具如ANSYS Maxwell、COMSOL Multiphysics等進行磁場仿真和優化。
磁性現象研究：
研究磁性現象，如磁疇結構、磁相變、磁動力學等。
使用軟件工具如OOMMF、Magpar、MuMax3等進行磁性現象的模擬和仿真。
磁性材料應用：
研究磁性材料在磁存儲、磁傳感、磁醫學等領域的應用。
使用軟件工具如Mathematica、MATLAB等進行數據分析和建模。
OOMMF計算特點
OOMMF（Object Oriented Micromagnetic Framework）是用于磁性材料建模和仿真的軟件工具，其主要算法是基于有限元方法（Finite Element Method）和宏觀磁學模型。以下是關于OOMMF的一些常見信息：
計算方式：OOMMF通常是基于CPU進行計算的，支持單核計算或多核計算。它可以利用多核處理器提高仿真的速度和效率。
顯卡圖形要求：OOMMF并不涉及對顯卡圖形的特殊要求，因為它主要使用CPU進行計算。
內存容量要求：具體的內存容量要求取決于模型的復雜度和計算規模。對于大型模型和復雜的仿真，較大的內存容量可能有助于提高仿真的效率和穩定性。
硬盤IO要求：OOMMF在計算過程中會產生大量的數據文件，因此具有較快的硬盤I/O速度可以提高仿真的效率。使用固態硬盤（SSD）或具有較高讀寫速度的硬盤可能會有所好處。
計算瓶頸：在使用OOMMF進行仿真時，計算瓶頸通常出現在模型復雜度較高、網格數量較多或者時間步長較小的情況下。此時，計算時間可能會顯著增加。
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Carlo 負責 Quantum ESPRESSO 套件代碼的并行設計，也是EXSCALATE藥物設計平臺的核心開發者之一、百余篇同行評審文章的作者/共同作者，文章曾發表在《科學》、《物理評論快報》、《自然材料》等刊物上。
Hod Lipson 教授
哥倫比亞大學工程和數據科學系教授
Hod Lipson是紐約哥倫比亞大學工程學院數據科學系的教授，也是獲獎書籍《Fabricated: The New World of 3D printing》 和 《Driverless: Intelligent cars and the road ahead》的合著者。他在機器人自我意識和自我復制方面的研究挑戰了傳統機器人觀點，并得到了媒體的廣泛報道，Lipson與人合著了300多份出版物，迄今已被引用14000多次。他與人合伙創辦了四家公司，并經常在工業和學術活動中擔任主講人。
Hod 領導的 "創意機器實驗室 "開創了新的方式來制造創造性及具有創造力的機器。
Vikram Shyam 博士
NASA Glenn Research Center 未來學家
Vikram 具備空氣動力、生物仿生學、創新方法和未來學的專業背景，他于2009年在俄亥俄州立大學獲得博士學位，目前在美國宇航局航空研究院的聚合航空解決方案項目中擔任未來學家，他還在阿克倫大學機械工程系擔任副教授，同時也是NASA格倫研究中心自然探索虛擬交流（VE）的創始人。曾榮獲總統科學家和工程師職業獎（PECASE）、NASA早期職業成就獎、NASA團體成就獎和美國工程師學會青年工程師獎等獎項。
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Hod Lipson 教授
哥倫比亞大學工程和數據科學系教授
Hod Lipson是紐約哥倫比亞大學工程學院數據科學系的教授，也是獲獎書籍《Fabricated: The New World of 3D printing》 和 《Driverless: Intelligent cars and the road ahead》的合著者。他在機器人自我意識和自我復制方面的研究挑戰了傳統機器人觀點，并得到了媒體的廣泛報道，Lipson與人合著了300多份出版物，迄今已被引用14000多次。他與人合伙創辦了四家公司，并經常在工業和學術活動中擔任主講人。
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Vikram Shyam 博士
NASA Glenn Research Center 未來學家
Vikram 具備空氣動力、生物仿生學、創新方法和未來學的專業背景，他于2009年在俄亥俄州立大學獲得博士學位，目前在美國宇航局航空研究院的聚合航空解決方案項目中擔任未來學家，他還在阿克倫大學機械工程系擔任副教授，同時也是NASA格倫研究中心自然探索虛擬交流（VE）的創始人。曾榮獲總統科學家和工程師職業獎（PECASE）、NASA早期職業成就獎、NASA團體成就獎和美國工程師學會青年工程師獎等獎項。
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