Hefei-NAMD的FSSH电子布居

本专题用鸢算科技集群实际计算的Si64轨迹、128个快照波函数和非绝热动力学，演示从准备文件到读取布居和画图的操作。原版为2024.05.21固定提交b7c8fc5，DEV为2023.03.29固定提交308d694；两者是代码快照日期，不是正式版本标签。原版使用ifort 2021.10 / Intel oneAPI 2023.2，DEV配套Intel MPI 2021.10与MKL 2023.2、AVX512。

下载完整输入、实际数值、8张图与操作脚本，保存为 hefei-namd.zip：

python3 -m zipfile -e hefei-namd.zip .
cd hefei-namd-silicon-practical-wave286
bash preview.sh
ls preview/figures

预览读取已有数值。希望自己运行原生后处理时，依次执行：

bash prepare.sh
bash calculate.sh
bash extract.sh

输入复制到 work/，原生结果也在其中，CSV与独立提取结果在 results/。本包的小型CPU后处理不重新运行VASP；实际DFT输入另放 inputs/DFT-inputs/，新的DFT需要自己的授权程序和势文件，并经Slurm提交。DEV需要支持AVX512的CPU，正式生产请申请相应CPU资源。

1 进入准备好的输入目录#

bash prepare.sh
cd work/dynamics/Si64-300K-seed11/namd-FSSH-1000
cp ../../../double-NAC/Si64-300K-seed11/NATXT .
cp ../../../double-NAC/Si64-300K-seed11/EIGTXT .
cat inp
cat INICON

若已执行过公共流程的 prepare.sh，不要再执行一次；直接进入现有目录。以下原版输入是本例真实设置：

&NAMDPARA
 BMIN=1, BMAX=12
 NSW=32, POTIM=0.5, TEMP=300
 NSAMPLE=4, NAMDTIME=20, NELM=1000, NTRAJ=4000
 LHOLE=.FALSE.
 NBANDS=12, LCPEXT=.TRUE.
 LSHP=.TRUE.
/

INICON：

2 6
3 6
4 6
5 6

每行是“初始帧号、局部初始能带”，均从1开始。四行分别从所选轨迹第2、3、4、5帧出发，局部6即原VASP第130带。NSAMPLE=4对应四行，NAMDTIME=20对应20个输出时刻，显示时间跨度9.5 fs。它不是20条独立核轨迹。

2 运行原版程序#

module load hefei-namd/2024.05.21
export OMP_NUM_THREADS=1 MKL_NUM_THREADS=1 OPENBLAS_NUM_THREADS=1
namd > native.log 2>&1
tail native.log
ls SHPROP.* PSICT.*
head -n 2 SHPROP.2

这段是已获分配CPU资源后的程序命令。串行原版不用为它申请多张GPU；GPU用于前置VASP波函数计算，NAMD传播是CPU步骤。下载包的完整四轨迹、七方法复跑由 bash calculate.sh完成；若已手工运行一个目录，请保留结果，另用干净包运行全套，避免覆盖。

LCPEXT=.TRUE.读取文本耦合；本例同时放空 COUPCAR以适配当前原版文件打开方式。LHOLE=.FALSE.是电子例，不能按空穴文案解释。NTRAJ=4000是每个初时刻的跳跃统计轨迹数。

3 分清跳跃布居与量子振幅#

SHPROP每行依次为时间、布居加权平均能量、12态跳跃布居；PSICT是复振幅，|c_i|²是量子布居。有限随机跳跃集合和量子布居不要求逐点相同。

原版第一行打印0.5 fs但对应初始态。下载包提取器减去第一行时间，以初态为0，避免将所有结果错移半个MD步：

python - <<'PY'
import numpy as np
a=np.loadtxt('SHPROP.2')
print('elapsed fs, population sum, original band130')
print(np.column_stack([a[:,0]-a[0,0], a[:,2:].sum(1), a[:,7]]))
PY

a[:,7]为第8列，即前两列之后的第6个局部能带。能带映射不清楚时，先对照INICON和前一篇表格。

4 增加电子子步，看数值变化#

本例保持同一核轨迹与耦合，分别运行 NELM=1000和2000。NAMD的NELM是每个核时间间隔内的电子传播子步数，和VASP的SCF迭代上限没有关系。

四条轨迹中，1000子步最大量子范数误差约2.435×10⁻⁵，2000时约6.080×10⁻⁶；与独立DOP853传播的最大量子布居差分别约2.42×10⁻⁵和6.80×10⁻⁶。

原版循环实际传播NELM−1个内步，所以19个核间隔对应实际积分时长9.4905与9.49525 fs，输出网格仍标9.5 fs。独立对照采用同样有效时钟。比较随机SHPROP时，还存在随机统计波动，不能把两次不同抽样的差值全归因于积分子步。

5 统一提取全部结果#

回到包根目录，在已完成整套计算后：

bash extract.sh
head results/data/Si64-300K-seed11-namd-FSSH-1000-population.csv
ls results/data/*quantum.csv

平均CSV是四个初始时刻的平均，各列明确写原始能带编号。核轨迹独立性和不同初始时刻不是同一个统计层级，温度/种子比较见DISH篇。