LAMMPS 并行副本动力学：PRD四副本实操

下载输入、势表、原生输出与绘图脚本，保存为 example.zip，先查看已有结果：

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd lammps-rare-event-examples
bash results.sh
bash plot.sh

实例采用LAMMPS30Sep2026 CPU MPI版，Intel oneAPI/Intel MPI与配套MKL，集群模块 lammps/30Sep2026-8173m。数据使用同一CPU程序在兼容CPU上实际运行；不是CPU计算节点的性能测试。重新计算通过 sbatch 申请CPU资源，模板按集群CPU分区的56物理核规则申请，微型例子本身只使用1或4个MPI进程。

模型和事件判定#

这是自定义教学模型：两粒子质量均为1，初始位置为 (-0.5,0,0) 和 (0.5,0,0)。使用LJ约化单位，径向势为：

U(r) = 16 * ((r - 1.5)^2 - 0.25)^2
r = 1 与 r = 2：两个势阱，U = 0
r = 1.5：鞍点，U = 1

两粒子的y、z方向各有弹簧约束，抑制绕行；弹簧能量计入总势能。势表包含20001点，覆盖r=0.4–3.5。它不对应具体材料，也不是离子对的真实力场。

fix transverse all spring/self 100 yz
fix_modify transverse energy yes
compute event all event/displace .3

每次事件检查前先最小化，比较的是势阱位置而非瞬时热振动。两阱之间每个原子的平衡位移为0.5，本例用0.3作为事件阈值。换实际体系时，应重新选择阈值、势函数和温度。

1. 四个partition各用一个MPI进程#

cat inputs/prd-s74411/in.lmp
sbatch run.slurm prd-s74411

在分配好的资源中，脚本实际执行的核心命令是：

mpirun -np 4 lmp -partition 4x1 -in in.lmp

4x1是四个副本、每个一个MPI进程；不是四个副本各使用四核。输入用world变量为副本分配不同的随机种子。

variable wid world 0 1 2 3
variable noise world 74411 74511 74611 74711
fix bath all langevin .2 .2 .2 ${noise} zero yes
compute event all event/displace .3
prd 60000 50 2 100 50 event 74911 &
    min 1e-10 1e-6 300 3000 temp .2 &
    vel geom gaussian time steps

完整输入先平衡2000步，再进入60000步PRD。50为事件检查间隔，后面的2、100、50分别控制去相位循环和时长、相关性检查时长。它们是本例参数，不能直接保证真实体系的副本独立性。

2. 看主日志，不只看某个副本#

cat reference-results/prd-s74411/prd-events.csv
cat work/prd-s74411/native.log

主输出的 Step 是MD步，Clock 是副本累计的物理时钟步数，Event 是事件编号，Replica是触发事件的副本。其他几列提示关联或同时事件。时钟的单位由 time steps指定为步，乘本例dt=0.002才得到LJ时间。

左图仅画输出记录中的事件点，点之间没有补造连续时钟。这里两个最后事件发生在不同MD步，因此不能简单用两行终值比较采样效率。

3. 用到真实材料时怎样调整#

先用普通MD检查势阱内的振动和弛豫时间，再选事件阈值和去相位时间，确认副本没有使用相同噪声序列。对于紧接着发生的快速往返，应延长相关性/去相位检查，判断是否只是同一跃迁的回穿。本次五个事件仅展示程序流程，不能据此报告收敛的材料扩散系数或理想四倍加速。

参数定义见LAMMPS PRD。