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Learn Vasp The Hard Way -Ex0：学习前的准备工作

2017-06-11

Ex0: 学习前的准备工作

在学习本书时,大师兄们会默认读者掌握了一些基本的电脑操作技能,以及化学的基本常识。本章列举出一些常用的计算工具和软件,以及假设大家掌握的一些技能。如果没

有达到基本的要求,那么请在学习前面几章的同时,抓紧提升自己的能力。化学的基本知识如果没有掌握,不建议学习本书。

1 心态:主动行动,主动思考

学习过程中要时刻抱着主动去解决问题的心态,

1.1) 遇到不会的问题,主动去查找解决方法;

1.2) 遇到不懂的基础知识,主动去找教科书;

1.3) 遇到什么好的资源,书籍,课件等,主动去网上搜索,下载;

1.4) 主动去做本节的练习或者重复其他人的计算。

1.5) 没事就去官网溜达,求助的话第一反应就是去找官网的论坛!

1.6) 前面说的主动是对于你自己来说的,别碰到不会的就主动求助别人,这样你很难得到提升;

1.7) 很多人都是做实验的,被老板强迫做的计算,但老板屁都不懂,在这里,大师兄建议你找个做计算的组,让老板派你去交流一段时间,别自己在那里瞎捣鼓。

1.8) 很多人吐槽计算化学是个坑,既然你选择了这条路,要么抓紧改行,要么请避开这些负能量的说法。无论放弃或者坚持,都要拿出你自己的判断力出来,请不要再听别人在

你耳边瞎逼逼。

个人的理解是，计算化学可以使你的视野更加开阔，思维方式更加灵活。不论是否继续相关的研究，对今后的发展总会有所帮助。

2 操作系统:

2.1) Windows 系统:会使用Windows系统:会开机,打字,安装软件;

2.2) Linux 系统, 推荐使用 Ubuntu16.XXX版本的系统(强烈推荐使用linux系统,但不局限于Ubuntu系统);

2.3) Mac 系统(大师兄周围很少用的,这里就忽略掉了....)。

3 文本编辑工具(列举几个)

3.1) 初步使用远古神器vim, linux自带,如不会,慢慢学习(这个必须学);

3.2) notepad++: https://notepad-plus-plus.org/ (Windows用户,要求会创建文件,输入内容并保存文件!这个软件必须学会使用!);

3.3) Atom:https://atom.io/ (这个Atom是文本编辑工具,不是原子的意思,Windows,Linux均可使用,要求会输入文件,保存文件。装X神器,单身狗们可以拿来给小师妹们

炫耀!);

3.4) 记事本等其他编辑工具,大家根据自己的喜好进行选择;(强烈不建议!可以说是厌恶甚至杜绝使用!)

注意1: Windows下面编辑的文件如果想在linux服务器上运行,由于格式问题,最好先执行:dos2unix 这个命令。

注意2: Windows用户计算出错了,一定要首先想到 dos2linux 这个命令来解决问题!!!

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4 常用建模相关软件:

4.1) Material Studio

自行下载(百度里面一大堆),安装(教程也是一大堆)。

PS: 默认已经安装成功,会不会使用暂且不要求; 不要问我从哪里下载,安装出现问题也不要找我解决! 这个自行百度即可搞定。

4.2) p4vasp

网址：http://www.p4vasp.at

Linux,Windows均可安装,Linux下功能更加强大,

Linux下安装(Ubuntu系统): sudo apt-get install p4vasp (一行命令搞定!!!)

注意: Ubuntu17.XXX 版本p4vasp会出现问题,建议大家使用16.XXX版本。

Windows:下载程序,解压,双击图标即可运行。(可以在大师兄QQ群文件中下载,也可以在其他群文件中搜一搜)

4.3) VESTA

Linux,Windows均可,小日本的良心软件,

linux下安装: 下载binary程序文件,本人解压后放到了/opt/VESTA-x86_64目录, 编辑 ~/.bashrc 文件

export VESTA=/opt/VESTA-x86_64

把目录添加到PATH里面

PATH="$HOME/bin:$OPENMPI/bin:$VASP:$VMD:$MOLDEN:$MOLEKEL/bin:$GAUSS_EXEDIR:$g09root/gv:$VESTA"

运行的时候,在终端里面输入 $ VESTA 即可

Windows下同p4vasp一样,下载程序,解压,双击图标即可运行;

4.4) Xcrysden

Linux下使用,可以批量生成图片, 网址:http://www.xcrysden.org/ ;

4.5) Molden

Linux下使用,可以查看频率振动等信息, 网址:http://wwwNaNbi.ru.nl/molden/ ;

4.6) VMD

Windows,Linux均可,功能极其强大,http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/ ;

4.7) 经验丰富的,可以尝试安装下ASE(Atomic Simulation Environment),网址:https://wiki.fysik.dtu.dk/ase/

4.8) 其他程序等,vasp 官网列举了一些, 可以参考下该网址: https://www.vasp.at/index.php/resources ;

4.9) 注意事项: 不要过于纠结,担心不会使用这些程序。

刚刚开始,前面三个软件能安装成功就OK了(4.2是必须要安装好的)。会初步使用更好,学习软件跟学习vasp一样需要时间的积累。

5 服务器相关

5.1) 知道怎么连接自己组内或者租赁的服务器;

5.2) 初步使用linux命令:

进入目录 :cd;

移动文件(夹):mv;

复制文件: cp;

复制文件夹记得用: cp -r ; 注意 cp 和 -r 直接有个或者N个空格, (这个一定要记住,因为后面学习过程你可能会遇到相关的错误!)

创建文件夹:mkdir;

删除文件: rm ;

删除文件夹: rm -r

强制删除文件夹: rm -fr 或者 rm -rf (f 和 r 的顺序可以颠倒 )

显示目录下文件: ls,等命令;

这里大师兄就不再啰嗦了,老司机们自动略过,新手自行百度:linux 命令,你会得到铺天盖地的信息。

5.3) 组里面已经安装好vasp程序或者手上有可以正常运行的VASP。版本5.2以上最好。注意:我们在本书里,不讨论:

1) 怎么下载VASP;

2) 去哪里下载VASP;

3) 去哪里下载VASP的pseudo potentials

4) 怎么安装VASP;

5) 前三条命令禁止,杜绝在大师兄群里提问,第四条VASP安装遇到问题可以交流。

5.4) 自己组里已经有提交任务的脚本,如果没有的话,请

1) 找组里的师兄师姐帮忙;

2) 第一个啃螃蟹的人,找老师解决或者服务器商求助

3) 自行百度解决

6 程序学习 (建议大家学习两个语言)

6.1) shell 语言：下面有分很多种,ash, bash, dash等等。其中的区别俺也搞不清楚,本人学的是bash ;

6.2) python: python是一款很容易上手的程序,有着丰富的数据库支持;

注:learn python the hard way 是本人推荐的python学习书。(自行百度或者谷歌下载,不要问我从哪里下,其他的参考书当然也可以。)

6.3) 初步学习下程序语言,一方面可以极大地提高自己的工作效率,另一方面也可以改变自己看待事物的思维方式。

7 总结:

初学者学习本书,所必须具有的技能:

7.1) 熟练使用一个操作系统;

7.2) 会编辑文本,写入和保存(Windows 用户Notepad++必须掌握,linux用户vim或者其他编辑器);

7.3) 安装好或者会初步使用一款建模软件,p4vasp 必须安装在自己的电脑上。

7.4) 会连接服务器,且已经安装好了vasp程序;(这个大师兄帮不了你,自行找服务器商或者其他售后人员解决)

7.5) 冰冻三尺,非一日之寒,即使自己是彻头彻底的小白,也不必要担心。相对于那些积累了很多错误经验的人来说,什么都不知道则具有更好的可塑性;

7.6) 大师兄要求:尽可能多地浏览VASP官网,阅读手册,最重要的是不要偷懒,遇到不会的东西或者困难,立刻记下来或者去解决,否则明天你就会忘掉;

7.7) 好东西要学会分享。

8 致谢：

本教程在写作的过程中，得到了很多人的支持。有些地方可能描述不清，当然书里面的错误也有一堆，收到了很多人的建议和批评指正。在这里向他们表示诚挚的谢意。

很多人认为，通过这个教程，学到了很多东西，但不要过分把功劳归在我身上。引用佛系的观点：因果，完全是自作自受。你自己学习了，自己认真练习了，水平的提高完全是你自己辛苦付出的

结果。教程就在这里，你学或者不学，都跟我没有关系。私以为，收获最大的还是本人。一方面把自己多年的学习的经验整理总结出来，另一方面，很多当时一知半解的地方，在写作的过程中

，通过查阅资料，认真分析得到了解决。此外，教程的宗旨在于快速带领大家入门VASP的使用，这里大师兄想起了金庸笔下的打狗棒法，本书传授的只是招式，而心法口诀则是你扎实的科研

基础功，是自己这些年（高中，大学，硕士，博士）通过坚持不懈学习来积累获得的，对次，本人确实无能为力，而这一点也恰恰是我们最欠缺的部分，希望可以引起大家的重视。

Learn VASP The Hard Way （序言）：为什么写本书

2017-06-11

Learn-VASP-The-Hard-Way (序言)

此书主要针对于0-6个月的VASP初学者,VASP小白,或者刚刚转换计算方向(从VASP计算一个性质到另外一个性质时),以及某一部分计算细节生疏需要复习的科研工作者。列出来一堆求解薛定谔

方程中的各个公式定理等,肯定会对初学者造成一定的误导,因此本书不讨论过多量子力学的基本原理。旨在为初学者提供一个快速进入计算而又避免过多新手错误的方法。

由于对计算细节的不了解,且无人指导(导师啪啪啪打脸),很多人在计算了一个多月后发现自己的参数设置错了,并且需要重算,浪费了大把的时间和机时。大师兄遇到过很多种类似的情况,周围的朋

友遇到这种情况的也不在少数。更有甚者,课题做完了才发现是错的。出现错误并不可怕,可怕的是我们不知道长教训,后面继续犯错。这也是本书的一个出发点,首先保证大家提交的任务准确无误

,可以尽最大可能避免遇到前面类似的问题,进而起到间接节约时间的作用。在正确计算的同时,大家可以从头学习密度泛函理论,阅读相关课题的参考文献等。

本书的另一个出发点就是,大师兄加了很多关于计算的QQ群,但是群里面很多问题都非常低级,令人费解,或者说是匪夷所思的,从最基本的建模都做不到,到计算结果不会分析等等。这些人简单而又

低级的问题充斥在各个QQ群里。暂且不说这些人的导师有多么地不负责任。很多热心的人却在群里整天忙着应付这些问题,而对于自身,除了得到个活雷锋的标签外,对理论功底的提高,帮助甚微

。可以说是花自己的时间替别人指导学生。不论群主给自己的群定位有多高,高级群,中级群,精英群等等,都避免不了这样的问题出现。本书主要通过实例引导大家主动思考去解决这些最基本的常

见问题,进而避免因自己的低级问题浪费他人的时间。大师兄希望的是,对于求助或者应助的人,大家尽可能地讨论一些更高级,更深层次的科研问题,而不是浪费在这些低级的问题上。即使在新的计

算中遇到了之前没有碰到过的小细节,自己也知道怎么去动脑子,主动解决。引用一个牛人的话:量化入门一定要按照正确、合理的顺序,循序渐进。要从简单到复杂,从构建整体的知识框架并会用最

常用的量化程序算最基本的任务开始,再到逐渐了解更多理论、深化对理论的理解以及掌握更多计算技巧和程序的使用。具体可以浏览下网站:http://sobereva.com/355 。

学习计算化学的人,对解决科研问题都有着一种执着的态度,通过构建模型来阐明已知或者预测未知的结果。相对于做计算的科研工作者们,虽然我们没有实验技巧的提高,但我们可以通过训练自己

的大脑来弥补。懂得思考的人永远站在社会发展的最前端。

此外，国内做量化计算的人如雨后春笋般涌现出来，一批又一批，好多高校，学院都有老师开始主动尝试计算这个方向，很多做实验的老师也安排自己的学生"算一下", 但这一部分人之前没有

任何的计算功底或者经验，但仍然抱有一颗非常乐观的心态：计算无非就是操作软件的活，花几万块钱买台电脑，美其名曰计算！而到了真正计算的时候，乱七八糟的问题如瓢泼大雨般从天而

降，从软件的安装，模型的搭建，计算参数的设置，计算结果的分析等等.....却又不知道如何解决，一来浪费了自己的时间和精力，二来浪费了计算资源（至少很多电费是白交了，服务器白磨损

了....）。

最后,大师兄本人博士已经毕业,目前正在做博士后,早晚有一天会回到国内继续自己的研究生涯,也会有自己的学生,通过这本书把自己学到的东西保存下来,以便后面学生可以借此快速入门，虽然说

磕磕碰碰是最好的学习方向，但我更希望自己的学生能从本书中领悟到解决问题的一些基本思维方式。

如何学习本书,大师兄在学习程序时,受到learn_python_the_hard_way这本书的启发,务实是这本书的一大特色,开始学习语言,乱七八糟的先统统给我闭嘴,照着我的代码练习一番,然后再自己思考

琢磨,出现问题拿自己的代码和作者代码比较找出原因。通过系统地学习,随着水平的提高,再逐步解释前面未讲解的内容。这一种学习方法非常适合零基础的菜鸟,因为一开始太多的概念根本不可

能一股脑儿全部接受。从简单入手,指导着循序渐进,最后达到精通。 (https://learnpythonthehardway.org/ 打算学Python的,强烈建议此书,也建议直接学习python3。)

对于量化计算,本书也采用这样的思路,手把手先教会大家如何计算,如何避免错误。从最基本的计算开始,通过示例讲解,结合一些脚本的使用,引导大家思考解决自己的问题。因此,在这本书的学习

过程里,每一章节会对应一个例子,大家务必手动搭建模型,输入文件(切忌复制粘贴),然后进行计算,得到和大师兄一致的结果。为了引导大家主动浏览官网解决问题,很多都会采用官网的例子,大师兄

会重新计算后放到章节里面(官网的结果版本比较陈旧)。

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