CREST：带偏置优化的结构与能量
比较三条实际输出几何、偏置能与同几何基础能，避免把偏置势混入物理能量比较。
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带偏置优化会改变所求解的势能面。使用输出做后续筛选前，应分清“基础方法能量”“偏置贡献”和“含偏置总能量”。本例读取自动续算得到的三个C₇H₁₆结构，给出可直接照做的比较步骤。
1. 读取数据与结构图#
下载完整输入、实际结果与读取绘图程序，保存为 example.zip：
python3 -m zipfile -e example.zip .
cd crest-bias-plus-continuation
bash read.sh
bash plot.sh
这三步读取附带的真实计算结果，生成 analysis-read 和 figures，不会重新提交计算。
图中先进行平移、旋转对齐，再画平面投影。三条记录的全原子三维RMSD变化约 0.02852、0.02848、0.02776 Å，分子连接关系保持为C₇H₁₆。投影中变化较小是正常的，图不是动力学轨迹。
2. 在同一输出几何上做两个单点#
基础单点：
module load xtb/6.7.1
xtb input.xyz --gfnff --sp --parallel 2
带偏置的目录另放同一个 input.xyz 和已拟合的 rmsdpot.xyz，再写：
cat > bias.inp <<'EOF'
$metadyn
bias_input=rmsdpot.xyz
$end
EOF
xtb input.xyz --gfnff --sp --parallel 2 --input bias.inp
两个单点必须使用完全相同的几何。如果分别在不同几何上相减，会混入基础势自身的能量变化。整包 run.py 已为三条输出各建立 base 与 biased 目录，并保留真实日志。
3. 怎样理解CSV里的能量#
cat analysis-read/CREST-bias-plus-continuation.csv
下载结果CSV。关键列为：
| 列 | 含义 |
|---|---|
native_optimized_total_Eh |
CREST实际输出的含偏置优化能量 |
independent_biased_SP_Eh |
输出几何的独立带偏置单点 |
independent_base_SP_Eh |
同一几何的无偏置GFN-FF单点 |
native_bias_shift_Eh |
上述带偏置单点减基础单点 |
Kabsch_structure_change_A |
初始到最终几何对齐后的全原子RMSD |
本次优化输出能量与相同几何的带偏置单点最大差约 3.58×10⁻⁹ Eh。
4. RMSD偏置的单位#
资料包另按参考结构独立重建：
V_bias(R) = sum_i k_i exp[-alpha_i * RMSD_i(R)^2]
对于本例原生系数，k_i 单位Eh，代入指数的RMSD采用Bohr。分析程序先对相同编号原子做Kabsch旋转、平移对齐，再把Å除以 0.529177210903 转为Bohr；不能直接把Å数值代入同一套系数。本次解析偏置与实际能量差的最大差约 1.99×10⁻¹¹ Eh。
5. 什么时候坐标几乎不动#
如果目标已满足带偏置优化的停止条件，程序可能正常结束而几乎不改变坐标。本例最初使用接近已收敛的目标时就出现这种情况，因此后续用放大1%的新起始几何演示结构变化。应结合日志和停止条件判断，不能仅以“结构看着没动”认定没有运行。
含偏置能量适用于这个偏置势下的优化与筛选；最终研究真实体系时，建议将选定结构放回目标电子结构方法中重新优化或单点比较。本例的九条参考和三条目标是小数据操作演示，不代表独立测试集精度、自由能或动力学结论。