LAMMPS 自由能与稀有事件操作导航
按目标选择TI/FEP、伞形采样、NEB、PLUMED和加速动力学，串联本站实际输入和结果。
阅读本篇目录
1. 先选你需要的结果#
| 想要的量 | 先参考 | 实际操作产物 |
|---|---|---|
| 改变相互作用参数后的自由能差 | TI/FEP与BAR实例 | 多λ输入、能量差、积分与重加权 |
| 某个反应坐标的自由能曲线 | 伞形采样与WHAM | 22窗采样、直方图和PMF |
| 零温势能路径与鞍点 | NEB的解析模型和Ni空位实例 | 端点、图像、路径力和势垒 |
| 带自旋自由度的最小能量路径 | 自旋GNEB实例 | 自旋图像与角向受力 |
| 多个热力学条件之间交换采样 | 多副本交换实例 | 温度/压力副本、交换历史、续算 |
| 偏置势阱内振动并延长有效时间 | hyper超动力学 | 偏置、距离轨迹与积分时间 |
| 独立副本共同寻找低温事件 | PRD并行副本 | 副本编号、事件与Clock |
| 高温找候选、映射低温事件 | TAD温度加速 | 候选/E事件、自动NEB与低温时钟 |
| 用集体变量做偏置采样 | PLUMED专题 | 输入文件、COLVAR/HILLS及自由能分析 |
NEB给的是势能路径；有限温度PMF包含沿所选坐标积分后的熵贡献。两者不能因为都画成“山峰”就当成同一个量。加速动力学还有动力学假设，不能用自由能图直接替代事件统计。
2. 从已有输入开始操作#
先下载各篇给出的包，看参考结果，再阅读输入，最后提交自己修改的版本。终端步骤可按以下顺序理解：
python3 -m zipfile -e example.zip .
cd lammps-umbrella-examples
cat inputs/w00-s74511/in.lmp
cat job.slurm
sbatch job.slurm
上面是本页伞形采样包的实际目录；换用其他教程时按对应包名进入，不能把各包的脚本混在同一个工作目录。自己的计算输出保存在work，随包参考结果在reference-results。
完成计算后再做后处理：
module purge
module load ase/3.29.0
python3 collect.py --data-root work
3. 不同方法分别检查什么#
TI要检查λ积分网格和端点；FEP/BAR要看相邻态分布重叠，不能只有一个很大的指数平均值。伞形采样要看窗口直方图重叠、不同种子与采样时段。NEB既要收敛端点，也要检查图像分辨率和最大路径力。
PRD要确认副本独立性与去相位；hyper要检查过渡区域偏置和累积时间；TAD要区分D、DF和E，并为tmax和温度选择提供依据。这里的短例子用于学习输入和读结果，不替代生产体系的收敛与统计分析。
4. 编译版与辅助工具#
CPU例子使用Intel编译器/Intel MPI的LAMMPS30Sep2026构建；GPU/Kokkos、DeePMD或PLUMED联用采用各自对应模块，先查看教程中给定的版本。某个版本能运行普通LAMMPS，并不表示其中一定编译了PLUMED或所有加速后缀。
module purge
module load lammps/30Sep2026-8173m
lmp -h
module avail plumed
lmp -h用来确认可用package和style，不能替代实际运行。本站的已有自由能、NEB与PLUMED实例见下方链接；它们保留各自体系、单位和适用范围，不把小例子合并成一个“通用材料参数”。
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