CREST Basin Hopping：乙醇短搜索操作

Basin Hopping交替进行结构扰动和局部优化，再按能量与相似性决定是否接受、保存。本篇以乙醇演示CREST原生BH入口，设置很短的5步，先把操作顺序与结果文件讲清楚。

1. 下载和本次实算结果#

下载完整输入、原生结果、独立能量梯度对照与绘图包，保存为example.zip：

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd crest-basin-rules-workflows
bash results.sh
bash read.sh
bash plot.sh

这些命令直接读取随包真实计算，不必为了看图重新搜索。CSV在data/，原生输出在reference-results/，图在figures/。分析默认使用集群ASE环境Python，可用YS_ANALYSIS_PYTHON指定含NumPy、ASE和Matplotlib的解释器。

本次5次尝试回到了同一类最低点，最终只保存1个不同结构。图中的原生打印能量在其日志精度下相同；不把5步短任务称为找到了乙醇全部构象或全局最小值。

2. 完整输入#

cat inputs/BH-cartesian/input.toml
cat inputs/BH-cartesian/input.xyz

input = "input.xyz"
runtype = "bh"
threads = 2
[calculation]
elog = "energies.log"
optlev = "extreme"
[[calculation.level]]
method = "gfn2"
chrg = 0
uhf = 0
accuracy = 0.01
[basinhopping]
steps = 5
maxiter = 1
maxsave = 6
seed = 42
temp = 300.0
parallel = false
steptype = "cartesian"
stepsize = [0.1, 0.1, 0.5]

runtype="bh"选择BH，steps=5是每轮尝试次数，maxiter=1只运行一轮，seed=42固定这次BH随机数实例。temp=300用于MC能量接受判断，不代表做了一个300 K平衡MD系综。

3. 步长和步型#

本例steptype="cartesian"使用笛卡尔扰动。该实现直接给Bohr坐标增加随机数，stepsize第一项0.1表示每个分量在约±0.1 Bohr内均匀扰动，约±0.0529 Å；不是每个原子总共移动0.1 Å。这里后两项不会把它变成二面角移动。

此3.0.3实际实现中的BH只支持笛卡尔步。internal、dihedral、intermol虽有解析名称，执行步进尚未实现，因此本文不给出能直接照用的这些BH步型。若要按规则旋转构象，可用规则生成流程。

4. 提交#

本批用未经算法修改的维护者CREST3.0.3独立构建，GCC/GFortran13与Intel MKL2024.2；公共默认CREST3.0.2保持。独立能量/梯度由xTB6.7.1重新计算。不要只按新版手册假定不同安装入口完全相同。

有相同3.0.3程序时设置CREST_EXAMPLE_BIN指向它；资料包也提供复用实际构建过程的build-private.sh，默认安装到个人~/.local/ys-crest-qcg，需要外网、Git、CMake与相应编译环境。在允许编译的CPU资源中执行：

bash build-private.sh
export CREST_EXAMPLE_BIN="$HOME/.local/ys-crest-qcg/bin/crest"

之后在新解压目录通过Slurm提交整个流程：

sbatch run.slurm

脚本申请56核整节点，主CREST任务用2线程，独立xTB逐项用1线程。实际搜索、优化、MD和单点通过计算作业执行。结束后读取自己的结果：

bash read.sh work analysis-new
bash plot.sh analysis-new figures-new work

本包会顺序完成BH与后两篇规则流程，已提供统一脚本，不需手工重复每个底层任务。

5. 读取MC和保存的结构#

grep 'Quench E=' reference-results/BH-cartesian/native.log
grep 'MC acceptance' reference-results/BH-cartesian/native.log
cat reference-results/BH-cartesian/crest_quenched.xyz
head data/CREST-BH-rules-independent-GFN2.csv

crest_quenched.xyz保存实际去重后的局部最低点，不是一条有物理时间顺序的MD轨迹。接受比例和不同结构的保存数也不是同一个概念：能量上接受的尝试仍可能因重复而不新增记录。

本例保存结构的原生能量约−11.3943393928 Eh，独立xTB GFN2单点与梯度也已计算。它说明本例局部优化与输出可用，不保证任意分子在5步内充分采样。增大步数、改变初态或检查其他构象应按具体研究目标安排。