ABACUS 轨迹的均方位移实操
原生CANDELA的时间单位、周期展开、MSD及有限时间比值辨析。
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下载CANDELA源码、完整INPUT、实际ABACUS轨迹、原生结果和绘图脚本，解压进入附件根目录。先提取已有结果：
bash analyze.sh
图在 reference/figures，对照数据在 reference/analysis。附件里的两段Al32轨迹来自鸢算科技集群真实ABACUS3.10.1计算，各81帧、步长0.5 fs，共40 fs；一段NVE、一段Nose–Hoover链控温。它们用于教学，保持了晶体结构，不能当作已经平衡的液态或长时间扩散样本。
1 使用哪个程序，怎样重新运行#
CANDELA是轨迹分析程序，读取ABACUS的 MD_dump，不重新计算DFT。这里使用官方源码固定提交 9d4befd83c66b23463b8bac8939b98bb1516f72e，GNU C++/Fortran13.3，通用x86-64、串行、不开CUDA/OpenMP。附件带源码和许可，在自己的算例目录编译，不需要改动公共软件。
新解压目录在已分配的计算资源中运行：
bash run.sh
也可以提交附件模板：
sbatch submit.slurm
模板选P100主机分配资源，但本例只执行单线程CPU后处理，不是GPU加速测试。它依次编译CANDELA、建立独立 work、运行6个分析条件，再提取和画图。已存在 work 或 candela-build 时请新解压，避免覆盖结果。
希望逐步执行，可以在已分配资源中运行下面这些命令；它与 run.sh 二选一：
bash build.sh
python3 -B setup.py
python3 -B run_cases.py
CANDELA的输入也叫 INPUT，不要在ABACUS原始计算目录直接运行它。 本附件把轨迹、分析输入、参考结果、新结果分开保存。
2 先写清每帧相隔多久#
查看实际MSD输入：
cat inputs/al-nve-msd/INPUT
calculation msd
system Al
geo_in_type ABACUS
geo_directory ../../trajectories/al-nve.MD_dump
geo_1 0
geo_2 80
geo_interval 1
geo_ignore 0
ntype 1
natom 32
natom1 32
id1 Al
id2 Al
msd_dt 0.0005
ele_select Al
msd_dt=0.0005的单位为ps，即0.5 fs。它是相邻输出帧的时间间隔；若MD每10步才输出一帧，应乘10，不能照抄积分步长。本例每步输出，所以81帧从0到0.04 ps。ele_select Al指定统计元素，calculation msd是单时间原点的均方位移。
head -n 8 reference/cases/al-nve-msd/MSD.dat
本版输出三列：时间/ps、MSD/Ų、MSD/(6t)/Ų·ps⁻¹。第一帧定义原点，数据文件从首个非零时间开始，所以有80行。
3 周期边界和位移怎样处理#
MSD需要连续轨迹：粒子跨过周期边界不能被误当作移动了一个盒长。原生CANDELA对相邻帧采用最近像增量，再累积到展开坐标；附件也用独立NumPy算法按同一固定立方盒检查。若一帧间真实位移已大于半盒长，仅靠最近像无法恢复真实路径，需要提高输出频率或保留可靠的image/unwrapped信息。
module load ase/3.29.0
python -B analyze.py reference
python -B plot_results.py reference
图和数组分别在 reference/figures/msd_short_time.png 与 reference/analysis/trajectory-analysis.npz。新的结果用 work。
40 fs末端的实际MSD约为：
| 轨迹 | MSD/Ų | 原生MSD/(6t)/Ų·ps⁻¹ |
|---|---|---|
| NVE | 0.0273959 | 0.114150 |
| Nose–Hoover链 | 0.0275210 | 0.114671 |
独立周期展开得到的MSD与原生文本最大差均约5×10⁻⁸ Ų。这里两条轨迹质心平移贡献很小，但一般仍应检查整体漂移；附件同时保存去质心的对照数组，原生结果保持原样。
4 第三列为什么还不是扩散系数#
单个有限时间的MSD/(6t)不等于已经找到长时间线性区的扩散系数。本例只有40 fs，晶体短时位移接近弹道过程，图中对照了t²标度；第三列也随时间变化。因此不要把0.114150直接换算并写成材料扩散系数。
真正计算各向同性三维扩散，需要足够长且平衡的轨迹，排除弹道/受限振动区，在可靠的线性区求MSD斜率并除6，比较拟合区间、时间原点与独立采样；二维、各向异性或受限运动要换成适用定义。原生 msd_multiple 属于另一种多时间原点分析，参数不能机械套用本例单原点结果。
完成本例后，你应能从自己的 MD_dump 开始，写明帧间隔、独立分析目录、选择元素、运行程序、提取MSD并检查短时行为，再决定是否已有足够数据讨论扩散。ABACUS与CANDELA格式衔接可查官方接口说明。