LAMMPS 温度加速动力学：TAD与自动NEB

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. 提交一个四副本TAD任务#

cat inputs/tad-s74429/in.lmp
sbatch run.slurm tad-s74429

TAD的高温MD主要由第一个partition运行，四个partition共同用于NEB；四个进程不等于四条同时独立推进的高温MD。

atom_modify map array sort 0 0.0
compute event all event/displace .3
tad 60000 50 .15 .3 .05 2.0 event &
    min 1e-10 1e-6 300 3000 &
    neb 0.0 1e-6 300 300 20 &
    neb_style fire neb_step .005 neb_log neb-events.log

atom_modify在创建体系之前设置，关闭原子排序并保留ID映射；NEB需要它。低温Tlo=0.15、高温Thi=0.3，δ=0.05，tmax=2.0。tmax是最低预因子的倒数，真实材料需要物理依据，不能把这里的2.0当通用推荐值。

2. 分清“发现”和“执行”#

cat reference-results/tad-s74429/tad-events.csv
head -n 25 reference-results/tad-s74429/neb-events.log

初始行虽然标E，但N=0，只表示初始势阱；不能计为一次跃迁。t_lo和delt_lo是以步计的低温累计时间和候选等待时间。

3. 两套实际计算为什么不同#

74411找到候选但未在短时间窗内推进低温事件；74429推进了两次。程序正常结束、检测到势垒、已执行低温事件是三个不同判断。遇到第一种情况应检查停止准则和采样时长，而不是把候选数当成低温事件数。

NEB爬山图像找到的势垒为1.000，与本模型解析值一致。低温等待时间使用 t_hi * exp(Eb*(1/Tlo-1/Thi))映射，本次Eb=1时倍率约28.0316；它不是GPU/CPU速度倍率。换成metal等单位时要显式包含kB。

4. 查看自己任务的结果#

cat work/tad-s74429/native.log
head -n 25 work/tad-s74429/neb-events.log

输出中的Margin反映高温采样相对于停止时间的裕量。高温过高会偏离谐波过渡态近似；tmax不合理会过早或过晚停止。本例只教学输入、事件和时间映射，不给真实材料的置信速率结论。方法与输出含义见LAMMPS TAD。