声子、热输运与材料性质工具

各章节保留原指南中的版本、平台、操作示例与适用边界；章节日期不同，使用时按所列版本核对。全部软件分项

环境与使用说明#

5.14 ShengBTE 与 thirdorder#

ShengBTE 根据二阶和三阶力常数求解声子玻尔兹曼输运方程，计算晶格热导率；thirdorder 用于三阶力常数所需位移生成和力数据重建。二者已分别部署，现有 VASP、QE 无需重编。

依赖与构建。 ShengBTE 的 Src/arch.make 指定上述工具链与私有 spglib 2.7.0：/public/software/shengbte/deps/spglib/2.7.0/oneapi-2024.2/8173m，该 C 库由 icx 编译，保留双精度，未启用 GPU 或 fast-math。thirdorder 环境位于 /public/toolkit/miniconda3/envs/thirdorder-1.1.4，含 lxml、setuptools；Conda 使用清华 conda-forge。其 thirdorder_core 由上游 setup.py build --build-lib=. --build-platlib=. 构建，链接另一套通用 GCC spglib 2.7.0：/public/software/thirdorder/deps/spglib/2.7.0/gcc-13.3。两套库隔离，thirdorder 不依赖 8173m 的 AVX-512 指令。私有头文件兼容链接适配 spglib/spglib.h，扩展设置运行库路径；无需用户设置 PYTHONPATH。两套 spglib 各45项 CTest 全通过。

ShengBTE 提交。 计算目录需有 CONTROL、FORCE_CONSTANTS_3RD，以及 FORCE_CONSTANTS_2ND 或 QE 格式的 espresso.ifc2（由 CONTROL 的 espresso 标志选择）。本体没有输入文件命令行参数，在当前目录读取这些文件。

cp /public/slurm_scripts/hs_user/shengbte/1.5.1/8173m/sub_shengbte_1.5.1_8173m.sh .
sbatch sub_shengbte_1.5.1_8173m.sh

套餐用户改用 tc_user 路径，或通过 yskit 选择复制。模板加载 shengbte/1.5.1-8173m，默认2 MPI×28 OpenMP，共56核，MKL单线程；8173m有2个NUMA域、每域28核。可比较4×14、56×1，但总数必须56，不得减少总申请核数。模板设置 OMP_NUM_THREADS=$SLURM_CPUS_PER_TASK、OMP_DYNAMIC=FALSE、线程/进程绑定，日志合并到 %j.out。

线程设置的版本细节。 上游 README 描述 CONTROL &flags 的 nthreads=-1 服从环境，建议保留该写法。但实际部署的固定v1.5.1标签只读取/显示nthreads，未调用omp_set_num_threads，也没有num_threads子句；此版本真正的线程数由 OMP_NUM_THREADS 决定。不要只改CONTROL而不改Slurm和环境。运行库 OMP_DISPLAY_ENV=TRUE 验收确认每个rank为28线程；前期调研中“必须设置nthreads才能开启线程”的说法已由源码与运行结果修正。

thirdorder 使用。 小型位移生成和重建可在login01运行，默认BLAS单线程；大型reap内存/耗时需先评估，不要直接对同一目录mpirun多份。

module load thirdorder/1.1.4
thirdorder_vasp.py
thirdorder_espresso.py
thirdorder_castep.py

无参数调用打印各自用法。下面仅为官方InAs示例的命令形式，超胞和cutoff需按具体体系收敛测试后选择：

thirdorder_vasp.py sow 4 4 4 -3
# 为每个位移准备并运行VASP计算，之后按位移编号生成结果清单
thirdorder_vasp.py reap 4 4 4 -3 < ordered-vasprun-files.txt

VASP需要原胞POSCAR，sow生成3RD.POSCAR.*；reap读取按位移编号排列的vasprun.xml文件路径。sow/reap必须使用相同结构、超胞、cutoff及同一版本。cutoff正数单位是nm，负整数表示邻居壳层，不能误按Å解释。QE接口还需要原胞输入和超胞模板，完整语法见安装目录README.md。

流程为 thirdorder sow → VASP/QE位移受力计算 → thirdorder reap → FORCE_CONSTANTS_3RD → ShengBTE。thirdorder不自动完成DFT，也不生成二阶力常数；二阶需另用DFPT或Phonopy等方法。DFT复用现有VASP/QE模板，CPU8173m各作业按56核；没有为thirdorder另建少核Slurm脚本，不照抄上游qsub示例批量提交。

验收范围。 ShengBTE作业879—885全部申请56核并正常结束。官方Test-VASP/Test-QE原始12³网格在300K收敛，热导对角元分别26.667和37.661 W/(m K)；前者相对官方参考差3.75e-5，后者在输出精度下一致。缩小6³网格用于2×28、4×14、56×1布局核对，热导对角元均13.481 W/(m K)，非对角差约1e-20；短测试耗时不代表生产最佳布局。生产网格收敛需用户自行验证。

thirdorder的VASP InAs和QE GaAs小型2×2×2、第一邻居示例均生成20个位移；VASP reap用明确标注的合成谐性恢复力验证读写和重建，26个三阶块的最大绝对值约8.08e-28 eV/ų，符合谐性模型三阶为零的预期。没有运行真实位移DFT闭环；QE验收到sow，CASTEP仅入口用法检查，不能宣称所有DFT接口完整验收。编译有上游Cython语言级别和NumPy旧API提示，没有为消除提示修改算法。

5.15 BoltzTraP2（btp2）#

兼容性： 当前NumPy固定2.3.5，环境约束>=2,<2.4；2.4删除np.trapz导致上游dope失败，不要自行升级至2.4。

module load boltztrap2/26.3.1，入口 btp2，独立环境 /public/toolkit/miniconda3/envs/boltztrap2-26.3.1。Python3.11.16/NumPy2.3.5/SciPy1.17.1；系统GCC/G++13.3、Cython3.3.0、C++11、-O2通用源码构建。自带spglib2.6.0静态库/Eigen，运行时Python spglib2.7.0及pyFFTW0.15.1。CPU双精度计算，未部署MPI/GPU、VTK/GPAW。

小输入检查在login01单线程；大插值/输运使用8173m模板，整节点56CPU。interpolate为单进程拟合，模板给BLAS56线程，-n不控制该拟合；integrate/dope为56个Python工作进程，每进程BLAS/OMP1线程。并行效率受能带数、网格、内存等限制。

模板：/public/slurm_scripts/{hs_user,tc_user}/boltztrap2/26.3.1/8173m/sub_boltztrap2_26.3.1_8173m.sh，可用yskit复制。

module load boltztrap2/26.3.1
btp2 -V
# 将自己的DFT输出放入dft-data；以下参数仅示例，应自行检查收敛
sbatch sub_boltztrap2_26.3.1_8173m.sh interpolate -m 5 -o bands.bt2 dft-data
# 等插值完成之后再提交
sbatch sub_boltztrap2_26.3.1_8173m.sh integrate bands.bt2 300:801:100
# 掺杂值单位cm^-3，正值为空穴，负值为电子
cp bands.bt2 doped.bt2
sbatch sub_boltztrap2_26.3.1_8173m.sh dope doped.bt2 300 1e18

本版本-p/--prefix虽显示在帮助中，源码实际未使用；输出沿用输入.bt2基名。不同温度/掺杂计算应使用不同输入文件基名或独立目录，避免覆盖。integrate 输出 .btj、.trace、.condtens、.halltens；dope 输出 .dope.trace、.dope.condtens、.dope.halltens。interpolate的-e/-E单位为Ha，默认相对费米能；温度为K，不要混用eV和Ha。

输入须是适合输运的均匀k网格及足够空带；能带路径不能直接作为输运采样。VASP通常读vasprun.xml，QE需要兼容XML且满足加载器要求的Monkhorst-Pack网格。VASP/QE本身无需重装。默认恒定弛豫时间近似，软件不替用户计算实际散射寿命，电导等须按输出单位和tau解释；不能将电子热导等同ShengBTE晶格热导。

默认 MPLBACKEND=Agg 供无显示环境；btp2 plot 调用 show()，不会自动保存 PNG。对已经完成积分的 bands.btj，可在 login01 保存电导张量图：

module load boltztrap2/26.3.1
python - <<'PYTHON'
import sys
import matplotlib.pyplot as plt
from BoltzTraP2.interface import btp2_main
plt.show = lambda: plt.savefig("sigma.png", dpi=150, bbox_inches="tight")
sys.argv = ["btp2", "plot", "-c", '["xx","yy","zz"]', "bands.btj", "sigma"]
btp2_main()
PYTHON

张量绘图需指定分量；上例保存 xx、yy、zz 三个对角分量。需要图形窗口时自行配置有效 DISPLAY 及图形后端。vtk 缺失提示仅说明可选3D fermisurface 禁用。

已完成56CPU作业889验收：解析模型插值、1/56进程输运一致、绘图与掺杂通过；VASP输出读取通过。未执行完整上游回归，现有QE输入不满足MP网格，未完成QE验收。详细验收和限制见 管理员维护记录；构建和包锁定见同目录BUILD.md、conda-explicit.txt、pip-freeze.txt。

5.16 Fourthorder#

Fourthorder 生成计算四阶力常数所需的位移超胞，并读取 VASP/QE 受力结果重建 FORCE_CONSTANTS_4TH。现有 VASP、QE 无需重编；二阶和三阶力常数另行准备。

依赖与构建。 独立Conda前缀按管理员指定为 /public/toolkit/miniconda3/envs/fourthorder，Python3.11.16 / NumPy1.26.4 / SciPy1.13.1 / lxml6.1.3 / setuptools84.0.0。Conda使用清华conda-forge。spglib2.7.0由GCC单独编译到 /public/software/fourthorder/deps/spglib/2.7.0/gcc-13.3，扩展设置运行库路径，不依赖thirdorder安装目录或8173m专用指令。Cython的buffer_max_dims10仅在构建进程设置，没有修改共享编译器文件。

上游main/tag压缩包与发布页Python3附件不同，旧README的Python2描述不适用于本次部署；距离修复只更新pyx，因此本次从pyx重新生成C，不能用旧C文件跳过修复。0.1-fix20260618是集群构建标识，不是上游新发行版。

加载和运行。 小型串行前后处理在login01运行，数学库线程变量未设置时默认1；大规模reap先评估内存。

module load fourthorder/0.1-fix20260618
# 当前目录准备原胞POSCAR，超胞与cutoff以下仅示例
Fourthorder_vasp.py sow 4 4 4 -2
# 用现有VASP脚本逐一运行生成的位移结构，按编号整理vasprun.xml清单
Fourthorder_vasp.py reap 4 4 4 -2 < ordered-vasprun-files.txt

QE接口需要原胞输入及含结构通配符的超胞模板：

Fourthorder_espresso.py unitcell.in sow 4 4 4 -2 supercell_template.in
# 使用现有QE脚本完成静态受力计算
Fourthorder_espresso.py unitcell.in reap 4 4 4 -2 < ordered-qe-files.txt

cutoff正数单位为nm，负整数表示邻居壳层。默认位移H=0.001nm=0.01Å；sow/reap须保持结构、超胞、cutoff、位移及版本一致，受力文件按位移编号排序。VASP/QE使用充分收敛的静态受力，不做离子弛豫。改变H使用个人工作副本，复制方法见 $FOURTHORDER_ROOT/README.md，不要修改公共common.py。

上游QE坐标解析器对-0.25等一元负号表达式报invalid node in the parse tree。遇到这类原胞输入时，转换为等价的ATOMIC_POSITIONS crystal，将分数坐标包回0到1，例如-0.25改为0.75。本次保留原解析器，没有加入未经采用的额外补丁。

本体没有MPI/GPU构建，也没有单/混合精度开关；不用mpirun启动多份处理同一目录。reap完整double数组仅自身约需8×81×Nprimitive×Nsuper³字节，两原子原胞/4³超胞已约2.53GiB，另有辅助数组。DFT复用现有提交脚本，8173m每个作业总56核；没有新增Fourthorder少核串行Slurm模板。

验收范围。 专属spglib45项测试通过。manage01及login01普通用户均通过VASP InAs/QE GaAs 2³第一邻居sow（各96个位移）和合成受力reap：谐性模型输出零四阶常数，平移不变最近邻四次项模型输出58块/174个非零分量，打印精度下与解析结果一致；两接口的原子顺序和QE Ry/bohr到eV/Å单位转换已覆盖。未运行真实位移DFT闭环，不能把合成力常数当作材料数据。

四声子散射和热导率使用独立 FourPhonon 求解器，现已部署；普通ShengBTE1.5.1不会因Fourthorder部署自动增加该功能。正式记录：管理员维护记录，源码锁定、patch、依赖清单和日志位于同目录。

5.17 FourPhonon#

FourPhonon读取二阶、三阶和四阶力常数，计算三/四声子散射及晶格热导率。thirdorder与Fourthorder生成高阶力常数，FourPhonon负责输运求解；VASP/QE负责位移DFT或二阶DFPT，现有程序无需重编。它是独立发展的ShengBTE派生程序，不覆盖普通ShengBTE。

当前构建标识1.3-fix20260924对应官方固定提交5b814b337e03e72907a15a2c953723171fba7102，包含正式1.3发行后已合并的迭代数组初始化、采样溢出和不兼容采样组合检查等修复；该标识不是新的上游正式版本。

保持上游双精度，无单/混合精度开关。三套共用专属GCC13.3通用-O2构建的spglib2.7.0 C库：/public/software/fourphonon/deps/spglib/2.7.0/gcc-13.3，不需要新增Conda或spglib Fortran模块。GPU MPI与公共hpcx/25.0的OMPI5不同，不混用两者包装器或运行库。CPU/GPU分别构建，因上游Makefile漏列integrals模块依赖，Fortran按make -j1编译，科学计算源码未加本地补丁；spglib用16并行。

模块按平台选择：

module load fourphonon/1.3-fix20260924-8173m
fourphonon --version
fourphonon --help
# GPU替换为fourphonon/1.3-fix20260924-p100或-v100

计算目录准备CONTROL、FORCE_CONSTANTS_3RD、FORCE_CONSTANTS_4TH，以及FORCE_CONSTANTS_2ND或QE的espresso.ifc2，后者由espresso标志选择。程序在当前目录读取文件，无输入文件名命令行参数。第四阶常数格式每块81分量，单位eV/Å⁴，与Fourthorder输出目标一致；二阶方法、超胞、截断、声学和规则及q网格须用户收敛验证。

公共模板位于：

/public/slurm_scripts/hs_user/fourphonon/1.3-fix20260924/{8173m,p100,v100}/
/public/slurm_scripts/tc_user/fourphonon/1.3-fix20260924/{8173m,p100,v100}/

yskit → 复制脚本 → 用户类型 → fourphonon → 版本 → 平台。CPU模板2MPI×28OpenMP，总56核；OMP_NUM_THREADS取SLURM_CPUS_PER_TASK，MKL单线程、OMP栈1G并按核心绑定。FourPhonon的CONTROL没有普通ShengBTE的nthreads字段，不要照抄该字段。

GPU模板固定1卡、1MPI×8CPU线程；此版不支持多GPU，不能将gres与ntasks改成2/4/8套用其他软件增卡方法。允许按CPU预处理耗时调整个人副本的线程数及cpus-per-task，仍保留单卡单MPI。两套GPU均使用GPU_ALL_MODE_PARALLELIZATION；更省显存的MODE_BY_MODE是互斥编译选项，当前没有额外部署该二进制。

GPU仅支持无采样RTA，CONTROL须设置：

&flags
  convergence=.false.
  four_phonon=.true.
  four_phonon_iteration=.false.
&end
&parameters
  num_sample_process_3ph=-1
  num_sample_process_3ph_phase_space=-1
  num_sample_process_4ph=-1
  num_sample_process_4ph_phase_space=-1
&end

以上是合并到已有namelist中的参数片段，不是完整CONTROL；保留自己的温度等其他设置，不重复创建同名组。采样参数省略时默认-1，但convergence默认true，须明确关闭。公共fourphonon入口会拒绝GPU迭代、采样或多MPI误用；上游原名ShengBTE_cpu/gpu也保留，直接调用会绕过入口检查。

CPU保留完整三/四声子迭代、RTA及兼容的RTA采样，具体科学算法由CONTROL选择；完整迭代使用convergence与four_phonon_iteration为true且关闭采样。保留TDEP输入与转换工具源码，不额外安装独立转换命令；TDEP程序另见5.21节。1.3不生成BTE.Normal/BTE.Umklapp，四声子纳米线模型不支持；大网格需要评估主机内存与显存，不能仅按原子数判断。

已通过专属spglib45项测试、login01普通用户三模块加载/卸载/版本及GPU误用拦截。官方Si缩小3³网格，在manage01兼容AVX512 CPU上三种总56线程布局结果一致；RTA热导对角元29.631 W/(m K)，完整三/四声子迭代7次收敛到31.238。P100/V100单卡RTA分别29.644/29.633，距CPU约0.044%/0.007%；散射率向量相对范数差约0.11%，重复结果在打印精度下一致，并确认GPU内核执行。GPU为共享节点功能验收，不作性能基准；采样仅入口与合理性检查，不代表统计收敛。真实DFT闭环、生产q网格收敛及MODE_BY_MODE未验收。

8173m目标作业907已通过：真实ccn001-8173m单节点总56核，1MPI×56、2×28、4×14三布局RTA、完整三/四声子迭代及采样检查通过。热导与三/四声子散射率按既有容差核对管理节点参考，公开CPU二进制hash一致。原891日志路径错误已修正并保留失败证据。CPU/P100/V100采用范围安装验收与交付完成；不是生产网格收敛或性能基准。

构建与验收记录：FourPhonon STATUS，官方手册与示例位于$FOURPHONON_ROOT/share/fourphonon。

5.18 Phonopy#

Phonopy处理二阶力常数、谐性声子、色散、DOS、热力学、NAC、Grüneisen及QHA。VASP/QE/ABACUS/CP2K等现有程序提供位移受力，安装Phonopy不需要重编这些DFT程序。thirdorder/Fourthorder处理高阶力常数，ShengBTE/FourPhonon求解输运，职责分别保留。

版本与构建环境#

4.7.2运行环境独立为/public/toolkit/miniconda3/envs/phonopy-4.7.2（Python3.11.16）；不复用其他科学软件环境，不需要Intel/NVHPC/MPI模块。没有GPU或标准MPI版，也不需要将P100/V100分开编译。C扩展没有-march=native、AVX512限定或fast-math；NumPy/SciPy官方wheel含动态分派OpenBLAS，不链接公共MKL。NumPy wheel记录OpenBLAS0.3.30/ILP64，SciPy wheel记录0.3.29.dev/LP64，二者是各自wheel内的库。

4.7.2运行依赖如下；旧版使用后文独立依赖表。

4.7.2中，CP2K正式0.9.1的Pint<0.24约束会使旧Pint访问NumPy2已移除的接口。本环境采用已确认的固定上游提交（允许Pint<0.25），无本地解析或科学算法补丁；隔离构建锁Poetry1.8.5/core1.9.1，未安装进公共运行环境。保留C/OpenMP、HDF5、绘图、QHA、NAC及内置DFT接口，未另外部署pypolymlp、ALM、Phono3py、CuPy或TF/PT/JAX。

构建采用CC=/usr/bin/gcc CXX=/usr/bin/g++ CMAKE_BUILD_PARALLEL_LEVEL=32；pip命令均显式使用-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple。主程序使用pip wheel --no-deps --no-build-isolation -Ccmake.define.PHONOPY_USE_OMP=ON及显式C/C++ Release参数，然后安装生成wheel。完整命令、sdist与wheel哈希、固定CP2K提交、构建约束、Conda explicit和pip freeze保留在管理员维护记录；安装前缀有build-info.json与wheels，不把发行wheel的编译器误写成集群GCC版本。

加载及4.x命令变化#

module load phonopy/4.7.2
python -c 'import phonopy; print(phonopy.__version__)'
phonopy-init --help
phonopy --help

本版没有phonopy --version参数，查版本用上面的Python命令。4.x用phonopy-init生成位移和读取受力，用phonopy读取YAML做声子计算。旧phonopy -d/-f命令不能直接照搬。原胞默认自动寻找；存在合适Born数据时NAC自动启用，需要复现旧工作流时应显式检查原胞、NAC、超胞和求解器设置。版本迁移不保证旧算例逐位相同。

VASP流程示意（disp-*为用户自己安排的DFT计算目录，受力文件必须与本次位移一一对应）：

phonopy-init -c POSCAR-unitcell -d --dim 2 2 2 --pa auto
# 将生成的位移结构分别交给现有VASP模板计算；确认每次SCF收敛
phonopy-init -f disp-*/vasprun.xml
phonopy --mesh 20 20 20 -t
phonopy --band '0 0 0 0.5 0 0' -p -s

--dim和mesh只作命令示例，应由用户对体系收敛；生成位移后不能混入旧算例受力。QE/ABACUS/CP2K用phonopy-init --qe/--abacus/--cp2k的对应接口和格式；程序只解析结果，不自动提交DFT。

公共示例在$PHONOPY_ROOT/share/examples（Si、NaCl-QE、NaCl-CP2K、Si-QHA、Al-ABACUS）。可复制到个人工作目录后运行。示例README可能保留旧版命令，4.7.2按本节的phonopy-init用法迁移。上游老CP2K示例的单位标签Angstrom会被4.x严格检查拒绝，交付副本仅统一为angstrom，不改数值；原YAML保存为phonopy_disp.yaml.upstream。新计算应直接生成当前版本YAML。

运行资源与提交#

login01适合小规模准备、检查及绘图，模块在相关线程变量未设置时默认1线程；已有变量不会被模块强行重置。若先前加载过其他环境，可显式将RAYON_NUM_THREADS、OMP_NUM_THREADS、OPENBLAS_NUM_THREADS、MKL_NUM_THREADS设为1。大网格、较大超胞和大量热力学计算使用8173m模板：1进程×56CPU，RAYON_NUM_THREADS=56控制Rust，OMP_NUM_THREADS=56控制C，内层OpenBLAS/MKL为1，避免线程嵌套。不通过mpirun -np 56启动56份相同计算，不申请GPU，也不以少于56总核申请8173m。

yskit → 复制脚本 → 用户类型 → phonopy → 4.7.2 → 8173m；模板按当前目录YAML运行phonopy --mesh 20 20 20 -t，先在本地副本改mesh/分析参数，再sbatch。线程数跟随SLURM_CPUS_PER_TASK，不增加MPI进程。56线程资源配置不保证小算例加速，扩展性能需按实际网格评估。

接入ShengBTE/FourPhonon及验收范围#

输出二阶力常数时需要完整Nsuper×Nsuper×3×3矩阵，并核对超胞、原子序、原胞映射及单位；compact格式不能直接冒充完整FC2。VASP为eV/Ų，QE为Ry/bohr²，ABACUS为eV/(Å·bohr)，CP2K为hartree/(Å·bohr)，不能只重命名文件直接用于要求eV/Ų的求解器。建议采用计算器对应的转换并检查平移和声学和则，先做小例子复核。

4.7.2安装包pip check和原生库链接通过；官方针对性回归229/229通过，覆盖VASP/QE/ABACUS接口、mesh/qpoints、热力学、Rust/C动力学矩阵及QHA（非整个上游测试库）。manage01和login01普通用户Si/NaCl两后端、完整力常数、9³mesh、HDF5、受力解析和热力学通过；VASP能带/DOS PDF与Si QHA通过。跨主机单线程结果在容差内一致。Rust/C频率最大差Si约4.03e-7THz、NaCl约3.48e-9THz，验收频率绝对容差1e-5THz。接口检查使用上游已保存受力，没有重跑DFT，不构成新科学体系性能评测。

8173m目标Slurm作业892完成；56线程Rust/C、Si/NaCl声子与热力学、HDF5检查通过，与manage01/login01单线程结果在记录容差内一致。4.7.2安装与目标验收已完成。

旧版2.43.6：独立环境、构建及用法#

旧版用于兼容原2.43系列命令。module load phonopy/2.43.6显式选择旧版；module load phonopy默认仍加载4.7.2，两个模块同family，可以module swap phonopy/4.7.2 phonopy/2.43.6切换。不要把旧版site-packages放入新版PYTHONPATH。

Conda使用TUNA conda-forge，pip构建/安装均显式-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple。源码sdist哈希3c8f3cc2366e72d88ba806c709875974f88fe938cac2a6b3a4f02353443111b4，嵌入提交g7b010eb87；无本地科学源码补丁。构建/来源锁、wheel、Conda explicit与pip freeze保留在管理员维护记录和程序前缀的manifests。NumPy/SciPy预编译wheel内的编译器信息与集群GCC源码构建记录分别保存。

module load phonopy/2.43.6
python -c 'import phonopy; print(phonopy.__version__)'
phonopy -c POSCAR-unitcell -d --dim 2 2 2 --pa auto
# 用现有VASP模板计算对应位移结构，检查SCF收敛
phonopy -f disp-*/vasprun.xml
phonopy-load --mesh 20 20 20 -t
phonopy-load --writefc --full-fc
phonopy-load --band '0 0 0 0.5 0 0' -p -s

旧版使用phonopy -d/-f，YAML后处理用phonopy-load，没有新版phonopy-init。无phonopy --version参数，版本用Python查询。完整FC2导出已验证为16×16×3×3；给ShengBTE/FourPhonon时仍需核对原子序/晶胞映射和计算器单位。示例超胞与mesh需按体系收敛。固定版本仍不能保证与旧集群不同依赖环境逐位复现；涉及--fz/--save-params的能量保存流程，2.43.6未包含后续2.47修复，应评估新版流程。

旧示例在$PHONOPY_ROOT/share/examples。CP2K老NaCl YAML保存了常规晶胞为原胞，必须按其原band.conf的PRIMITIVE_AXIS=AUTO用phonopy-load --cp2k --pa auto ...后处理。旧ABACUS YAML带零磁矩，auto原胞会被旧版拒绝，默认symfc还会因重复磁操作报索引错误；已验证的是上游band.conf明确FCC原胞加传统phonopy --abacus -c STRU --dim 2 2 2 --pa ...受力路径（内置traditional求解器）。该旧YAML/symfc组合仍有已知限制，未改科学代码或删磁矩字段。新计算须保存一致的原胞/受力设置。

login01小型准备/绘图默认单线程；大计算用8173m 1task×56CPU，OMP_NUM_THREADS=SLURM_CPUS_PER_TASK，OpenBLAS/MKL内层1。旧版不使用RAYON，不加MPI或GPU，不以少于总56核申请8173m。公共脚本按已有YAML运行phonopy-load --mesh 20 20 20 -t，保留用户YAML的原胞设置，不强行加auto。

yskit → 复制脚本 → 用户类型 → phonopy → 2.43.6 → 8173m。先修改本地副本的mesh/分析参数再提交；56线程配置不保证小体系加速。

真实环境的53/53官方针对性回归通过，覆盖VASP/QE/ABACUS/symfc接口、mesh/qpoints、热力学、动力学矩阵、Grüneisen、QHA/电子自由能（非整个上游测试库）。manage01及login01普通用户各20项Si/NaCl、完整FC2/ASR/NAC/HDF5、四DFT接口旧命令/存档受力、热力学、能带/DOS PDF、FC2导出及QHA通过；单线程跨主机参考数组完全一致，默认4.7.2和两版swap通过。没有重跑DFT，不构成性能结论。

Phonopy2.43.6的8173m目标作业893完成；56线程C/OpenMP、Si/NaCl声子/热力学、NAC与HDF5通过，与manage01/login01单线程参考数值在记录容差内一致。旧版安装交付与目标验收完成，默认版本仍4.7.2。

旧版构建/验收：STATUS、validation-summary.json、build-info.json与target-progress.json。旧依赖失败和临时探针日志作为历史保留，当前正式检查使用真实env中的spglib2.6.0。

5.20 Phonopy-Spectroscopy#

Phonopy-Spectroscopy从已有Phonopy/VASP结果生成IR和远离共振近似下的Raman光谱，包括偏振、不可约表示峰表、模拟谱线展宽及绘图。它是独立工具，不需要重新编译VASP或改变既有Phonopy默认版本。

上游没有版本发布；标识表示固定提交316fbf4（2024-03-08），不是虚构的官方版本号。源码298个文件对Git blob SHA核验，lib/scripts原样部署，固定解释器wrapper提供入口，未作本地科学补丁。本项目无C/Fortran编译或MPI/GPU后端，主要数组为float64，没有软件级单双精度构建开关。

依赖与编译环境。 独立Conda名phonopy-spectroscopy、前缀/public/toolkit/miniconda3/envs/phonopy-spectroscopy。Python3.11.16为Conda预编译解释器；Phonopy2.43.6复用已有GCC/G++13.3、通用-O2、C/OpenMP源码wheel，不再编译，也不需要加载Intel/NVHPC/MPI。NumPy1.26.4、SciPy1.13.1为含OpenBLAS的官方wheel，spglib2.6.0、symfc1.5.4、h5py3.16.0、Matplotlib3.11.2、PyYAML6.0.3固定。pip/Conda采用清华镜像，源码下载按需代理。既有Phonopy两个环境及默认4.7.2保持原样。

module load phonopy-spectroscopy
phonopy-ir -h
phonopy-raman -h
xyz2poscar -h
python -c 'import spectroscopy, phonopy; print(spectroscopy.__file__, phonopy.__version__)'

小型准备/后处理/绘图在login01执行，未设置的OMP/BLAS线程默认1，已有线程设置保留，module卸载恢复；绘图默认Agg，不需X11。没有专用Slurm/yskit类别。实际DFT继续用既有VASP脚本，大规模Phonopy继续其CPU模板，8173m总56核；不使用mpirun重复启动同一后处理。默认绘图字体Times New Roman缺失时会回退本机字体并可能打印findfont信息，已验收PNG可正常生成。

输入及主要流程。 IR需要包含Gamma点频率、本征向量/原胞信息的mesh.yaml（或mesh.hdf5＋phonopy.yaml）和相匹配的BORN。Raman还需要正常模式位移结构的介电张量OUTCAR，单独POSCAR不足以得到光谱。生产计算必须核对原胞、原子/模态顺序、Born电荷、位移幅度、单位及线宽；下列命令仅在已有匹配输入的用户目录运行：

phonopy-ir --linewidth 16.5 --spectrum-range "500 4000"
phonopy-raman -d
# 用既有VASP脚本计算对应位移结构的介电响应，文件排序与生成数据一致
phonopy-raman -r OUTCAR.*
phonopy-raman -p
phonopy-raman -p --surface "1 0 0" --theta "0 45 90"
phonopy-raman -p --surface "1 0 0" --data-format csv

这里线宽/频率单位默认cm⁻¹，晶面和角度只是示例，不能当成任意材料的固定参数。脚本自动尝试读取irreps.yaml；旧教程的--ir-reps已不是当前参数，指定文件用--irreps-yaml。旧Raman.yaml若只有cell_volume无lattice_vectors，偏振流程需重新执行-d/-r；已有匹配DFT结果可复用。--linewidth-hdf5 <文件> --linewidth-temperature 300通过h5py读取已有Phono3py线宽，不要求本环境安装Phono3py；计算新线宽属于另一软件流程。本项目不提供一般共振Raman。

验收与示例。 manage01和login01普通用户完成8组数值/功能验收：苯胺IR、石英IR/不可约表示/300K线宽、Raman张量、40份官方OUTCAR重建、指定角度及145角度偏振、YAML/HDF5等价和XYZ几何；module默认/显式加载与卸载恢复通过。苯胺存储峰表有三个近零频值与自带mesh不一致，已按实际输入核对全部42频率、其余39频率及全部强度仍与存储参考对照，原容差未改，科学源码未改，失败证据保留。

完整可复制的官方例子流程、生成文件说明及限制见公共README。例子位于$PHONOPY_SPECTROSCOPY_ROOT/example，在用户自己的可写目录复制后运行，不写公共example。安装记录见管理员维护记录及source-lock/build-info/validation-summary。

5.21 TDEP#

TDEP（Temperature Dependent Effective Potentials）从给定温度的构型、能量和力拟合有效力常数，计算温度相关声子、非谐自由能、谱线和晶格热导。现有 VASP、QE、LAMMPS 可产生所需数据，不需要为接入 TDEP 重编这些程序。它与 Phonopy/ShengBTE/FourPhonon 的理论和输入流程不同，力常数转换须检查约定。

编译方法、编译器与依赖#

固定官方 tag25.03，真实 Git 提交 d38f435d75f33e0e86629ce7b7059ce95fbc06c5，469个Git blob核对。manage01 用 important_settings + build_things.sh + GNU Make 编译，最多32并行任务；25.03没有后续开发分支的Meson构建。保持原科学源码，无本地补丁。CLI --version 显示上游内部版本 1.2，部署的正式发布版本以tag25.03和提交哈希为准。

私有依赖为 /public/software/tdep/deps/25.03/8173m/{fftw-3.3.11,hdf5-1.14.6}，不链接QE私有HDF5或HPC-X/OpenMPI。独立Conda /public/toolkit/miniconda3/envs/tdep-25.03 用于验证和后处理：Python3.11.16、NumPy1.26.4、SciPy1.13.1、pandas2.2.3、xarray2024.11.0、h5py3.16.0、h5netcdf1.4.1、netCDF4 1.7.4、pytest8.3.5、Matplotlib3.11.2。Python wheel自带HDF5与核心Fortran依赖分开管理；系统gnuplot6.0.0复用。

默认14程序、libolle.so、例子和文档保留；CGAL/phasespace_surface、FHI-aims嵌入库、另一个不再积极维护的tdeptools不安装。13个程序生成原版man手册；dump_dynamical_matrices原版不实现--manpage，其帮助与$TDEP_ROOT/share/doc/program/dump_dynamical_matrices.md可用。

加载、输入与常用功能#

module load tdep/25.03-8173m
extract_forceconstants --help
thermal_conductivity --help
python -c 'import numpy, xarray, h5py; print(numpy.__version__)'

generate_structure/canonical_configuration负责超胞与构型；pack_simulation把已经整理为TDEP格式的数据打包为HDF5；extract_forceconstants拟合二/三/四阶力常数；phonon_dispersion_relations计算色散；lineshape和anharmonic_free_energy分别计算谱线与自由能。新旧热导都保留，新流程优先thermal_conductivity，legacy入口为thermal_conductivity_2023。

先准备TDEP格式单胞infile.ucposcar、超胞infile.ssposcar、构型/力/统计/元数据，或对应infile.sim.hdf5。pack_simulation不是任意OUTCAR的自动转换器。具体格式见$TDEP_ROOT/share/doc/files.md；完整工作流、全部入口与官方例子见公共README。截断、温度、极性修正、阶数及q网格由用户根据体系决定。

Slurm、进程与线程#

/public/slurm_scripts/{hs_user,tc_user}/tdep/25.03/8173m/ 提供拟合sub_tdep_extract_25.03_8173m.sh和热导sub_tdep_transport_25.03_8173m.sh，yskit可选择复制。参数由sbatch 脚本 参数...传入。

两模板都是单节点 56MPI×1CPU，MPI数读取SLURM_NTASKS，OMP/MKL/OpenBLAS单线程，不申请GPU，不设独立err文件。8173m按56核整节点收费，不能改成不足56核；更少MPI/更多OMP不等于此MPI实现的等效配置。各程序/阶段的负载与扩展性不同。轻量准备与绘图在login01运行；计算负载提交8173m。module默认Agg，无显示绘图用Matplotlib或在用户自己的gnuplot脚本中设置文件输出终端。

实测范围与数值复现#

管理节点官方16项数值回归通过，原输入/参考/容差保留；login01普通用户环境、14帮助入口、HDF5/色散/动力学矩阵及绘图通过，module默认/显式加载、线程保留和卸载恢复通过。8173m真实56MPI完成拟合、色散和新旧热导的官方参考检查，作业908原始严格流水线对照失败保留；固定同一份IFC后的补充作业909通过，legacy热导结果与串行参考字节相同。

原串行/56MPI分别重新拟合产生约1e-14～1e-13的二/三阶末位IFC差异（四阶约1e-12），这个小网格算例的legacy热导对角分量差异最大约0.686%；应区分“固定同一份IFC比较MPI”和“各自重新拟合的整个流程”。没有修改源码或放宽容差。新版三/四声子MC随机数初始化显式包含MPI rank，即使seed相同，改MPI数仍会改变采样流；本次固定IFC的新热导差异在原有参考容差内。不是生产网格收敛或性能基准。

原始失败、调查和完整交付见TDEP STATUS、validation-summary.json及validation/controlled-comparison-summary.json。

5.23 phono3py#

phono3py 用于三阶力常数、声子散射及晶格热导率；它与谐波 Phonopy 的公共版本分别管理。

环境：/public/toolkit/miniconda3/envs/phono3py-4.8.2。此处附带的 phonopy 是内部依赖，不会替换公共 Phonopy4.7.2/2.43.6 环境。本次未额外启用旧 LAPACKE 求解器，不使用 MPI/CUDA。

module load phono3py/4.8.2
phono3py-load --help

小型建模在 login01；热导率任务从 yskit 选择 phono3py/4.8.2/8173m 模板。1进程×56核，Rust RAYON_NUM_THREADS=56、C OMP_NUM_THREADS=56，内层 BLAS1。模板调用 phono3py-load "$@"，输入参数按4.8.2帮助选择，不能直接套用旧v3命令。需要用户自己的位移、DFT力和收敛参数。

官方硅数据的9³网格300K热导约107.829 W/(m·K)，在上游参考容差内；固定相同谐波本征态时，5³网格C/Rust散射计算一致至约1e-14。不同后端独立生成简并本征态时，粗网格热导不保证逐位相等；原始对照保留在安装记录。这是功能验证，不是生产热导收敛结果。

5.24 AMSET#

AMSET 根据第一性原理能带和材料参数计算载流子散射率、迁移率等输运性质。本部署支持 VASP 基础接口，未开启可选 pawpyseed/all-electron。

独立环境：/public/toolkit/miniconda3/envs/amset-0.5.1。AMSET0.5.1仍调用 np.string_、spglib.spglib 和 pkg_resources，因此该环境使用上述兼容约束，不能随意把 NumPy升到2、spglib升到2.7或setuptools升到81及以后。sumo仅为内部依赖，没有独立公共sumo模块。

module load amset/0.5.1
amset run --help

将 vasprun.xml[.gz]、settings.yaml 及所需 wavefunction.h5、形变势等文件准备在工作目录，从 yskit 复制脚本后提交。CPU8173m模板申请56核，amset run --nworkers 56 使用进程池，内层OMP/BLAS为1，不能再用56个MPI进程各启动一份AMSET。用户负责k点、插值密度、掺杂浓度和散射机制的物理选择。官方Si算例以插值因子2、35³网格、300K和电子浓度1.86×10¹⁷ cm⁻³验收，ADP+IMP总迁移率三个对角分量均约680.377 cm²/(V·s)，JSON与HDF5均有效。这是缩小参数的功能验收，不是输运参数收敛推荐。

5.26 ALAMODE#

固定上游 v.1.5.0 源码，CMake编译 alm、anphon 及辅助程序；anphon原默认-O3改为批准的-O2。Boost私有头文件来自清华Ubuntu官方包解包，不修改系统安装；spglib使用同工具链单独构建。保留上游默认关闭的C++ HDF5功能；辅助Python环境含h5py不代表开启C++ HDF5接口。

模块加载oneAPI2024.2，Python辅助环境为 /public/toolkit/miniconda3/envs/alamode-1.5.0。Python脚本和示例在 $ALAMODE_ROOT/tools、$ALAMODE_ROOT/example；主可执行程序在bin。

• 力常数拟合：alm input.in；对应 sub_alm_1.5.0_8173m.sh，1进程×56线程。
• 声子/热导率：mpirun -np 56 anphon input.in；对应 sub_anphon_1.5.0_8173m.sh，56MPI×1线程。

两类脚本都申请完整56核。alm不应被误当MPI程序启动56份。官方Si谐波/三阶力常数、153点声子色散和101个温度点的RTA输出已对照参考，通过56MPI计算。上游验收脚本的ANPHON比较实际使用约10%相对容差。另行量化：色散最大绝对差0.6699 cm^-1，主要分量最大相对差0.49%；热导在10/20K两点不满足更严的1%+0.1绝对容差（最大主要分量差约2.00%），300K为112.2266、参考112.3006 W/(m·K)。56MPI×1线程与1MPI×56线程的色散/热导输出逐数值一致。保留原始数据，不把这一验收写成所有温区1%以内或物理收敛。 此二进制含AVX-512指令，不要直接移到P100/V100宿主CPU上运行。

5.27 hiPhive#

环境：/public/toolkit/miniconda3/envs/hiphive-1.5。hiPhive拟合高阶力常数，和ALAMODE是各自独立的工具，不是ALAMODE的替代命令。使用 module load hiphive/1.5 后执行自己的 Python 拟合脚本；大型拟合从yskit复制1进程×56核模板，OMP/BLAS/Numba线程上限56。线程参数不会把任意Python循环自动并行化。

验收使用Al谐波模型、8个训练构型及独立扰动测试构型，覆盖模型拟合、力常数重建、模型保存和ASE力计算，最大力误差4.44e-16。该算例检验软件链路，不作为真实DFT训练集泛化精度承诺。

6.6 gibbs2#

采用官方固定提交 2794c4c841b86c6d9172e7a52f2f49e58e82b259 源码构建，版本来自源码 VERSION，不是 GitHub release 标签。未修改算法源码；使用内置 MINPACK、PPPACK、SLATEC，动态链接系统 GNU Fortran 运行库，无 MPI、OpenMP、CUDA 或 MKL 依赖。未加入 -march=native 或 AVX-512 选项，不绑定 8173m。按用户要求在 login01 加载模块直接运行，没有公共 Slurm 模板。

module load gibbs2/1.0.68
gibbs2 input.ing > output.outg

程序在当前目录生成状态方程、拟合和绘图数据。请在个人可写目录运行，输入中的 root 决定输出文件名前缀；不同算例使用不同目录或前缀。运行官方 MgO 示例：

module load gibbs2/1.0.68
mkdir -p ~/gibbs2-example
cd ~/gibbs2-example
cp "$GIBBS2_ROOT/share/examples/001_simple/001_io.ing" .
gibbs2 001_io.ing > 001_io.outg

其他示例可能引用 ../dat，应完整复制 $GIBBS2_ROOT/share/examples 并保留目录结构。gnuplot 用于后处理绘图，不是主程序运行依赖。串行程序增加 MPI 进程或 GPU 数不会加速单个计算。

验证范围与限制： 普通用户在 login01 成功加载模块，动态库解析正常；解析 BM3 的 E0=-10 Ha、V0=100 bohr³、B0=147.1051 GPa、B′=4 验证通过；MgO 静态表全部 30 行数值与上游参考一致；外部振动自由能示例正常结束，保留输入数据对应的最大压力警告。官方 CTest 共 70 项，13 项通过、57 项失败，其中 7 个计算运行项均通过。失败涉及输出格式、输出范围及部分数值差异；参考文件较旧，但尚未逐项证明差异均无害，不能认定完整热力学回归验收通过。没有重写参考文件来消除失败。

numdiff 5.9.0 仅用于回归检查，独立安装在 /public/software/gibbs2/deps/numdiff/5.9.0，采用内置算术实现。构建、原始失败日志和补充数值结果保存在 管理员维护记录，本机使用说明见 $GIBBS2_ROOT/README.cluster.md。