RESCU

汎用性と高い予測性能を持つ高度な原子シミュレーターである RESCU は、シュレーディンガー方程式の解法である密度汎関数理論を用いた材料の全原子シミュレーションを可能にします。全原子シミュレーションは、平面波や原子軌道を用いた実空間グリッド上でコーン-シャム方程式を離散化することで達成されます。この高い性能は、数値解析や並列設計、並列化実装に由来します。

 

多機能大規模系 DFT/DFPT ソルバー

RESCU（実空間電子構造計算機）は高精度な大規模系 DFT 解を得るために最適化されており、あらゆる機能を網羅しています。より具体的には、RESCU は応用数値解析と並列化実装をベースにした最新鋭の汎用コーン-シャム DFT パッケージで、小規模な計算機クラスターでの材料物性の予測を可能にします。RESCU では通常の電子構造解析が利用できるほか、分極率やフォノンバンド構造、光学物性などのあらゆる応答関数が計算できる密度汎関数摂動論が実装されています。

主な特徴：

• MATLAB と C 言語で実装（MATLAB のライセンスは不要）
• 大規模系を対象（2 万原子まで）
• DFPT 実装（例：誘電率テンソル、ダイナミカルマトリックス）
• 光学物性（例：誘電率、屈折率）
• ラマン（例：テンソル、スペクトル、強度）
• DPT + EXX（ハイブリッド）やDFT + U（ハバード）などの応用的な汎関数の取り扱い
• 状態密度（DOS）や部分状態密度（PDOS）、局所状態密度（LDOS）、部分局所状態密度（PLDOS）、バンド構造、バンドアンフォールディング法、電荷解析などの解析ツール
• 非線形光学感受性
• スピントロニクス（コリニアー、ノンコリニアー、スピン軌道相互作用（SOC））
• フォノン（有限差ベース）
• 大規模系チェビシェフフィルタ部分空間反復法（CFSI）ソルバー

 

RESCU+（RESCU 上位版）

新規に改良設計された高度な原子シミュレーターである RESCU+ は、従来よりも高度な機能が実装されており、分子動力学（MD）とイオンダイナミクスに着目した密度汎関数理論（DFT）を用いることで材料の全原子シミュレーションを可能にします。また、RESCU+ には機械学習を用いた革新的な手法がイオンダイナミクスの計算に実装されており、超高速な ab initio 分子動力学（AIMD）計算が利用できます。

RESCU+（実空間電子構造計算機プラス）は高精度な大規模系DFT解を得るために設計されています。より具体的には、RESCU+ は下に示した主な機能のほか、多数の機能が利用できる汎用コーン-シャム DFT パッケージとして最適化されています。また、RESCU には実装されていない AIMD や nudged elastic band（NEB）法などの機能も利用することができます。Python インターフェースと Fortran コア、および専用の人工知能モジュールによるモジュール化の向上によって、従来の並列処理を改良し、とりわけ、クラスター機やスーパーコンピュータを用いた際の計算時間を改善します。

 

主な特徴：

• FortranとPython言語で実装
• モジュール化、サードパーティツールによるインターフェースの改良、および並列処理、ハードウェアの移植性、パフォーマンスの改善
• 10 万超の原子までの超大規模原子系を対象
• 双極子モーメント、マリケン電荷
• 分子動力学（ab initio分子動力学（AIMD）/機械学習分子動力学（MLMD）） 構造緩和、nudged elastic band法
• 密度、状態密度（DOS）/部分状態密度（PDOS）、局所状態密度（LDOS）、射影局所状態密度（projected LDOS）、射影部分局所状態密度（projected PLDOS）
• バンド構造およびアンフォールディング法
• 格子欠陥
• バンドアラインメント/バンドオフセット
• 状態方程式