Aidan P. Thompson H. Metin Aktulga Richard Berger Dan S. Bolintineanu W. Michael Brown Paul S. Crozier et al

摘要

自2004年经典分子动力学模拟软件LAMMPS以开源形式发布以来，它已成为从原子尺度到介观尺度再到连续介质尺度范围内，基于粒子的材料建模中广泛使用的工具。其广受欢迎的原因在于：它提供了适用于多种材料的丰富粒子相互作用模型；可在从单个CPU核心到配备加速器的全球最大超级计算机等各种平台上运行；同时，用户可通过输入脚本或自行编写代码，灵活控制模拟的细节，例如添加新的原子间势函数、约束条件、诊断工具或其他模型所需的特定功能。正因如此，已有数百名研究人员为LAMMPS贡献了新功能，其代码量也从2004年的五万行增长至如今的一百万行。本文介绍了LAMMPS中若干核心算法，并阐述了使其对用户和开发者均具备高度灵活性的设计策略。此外，我们还重点展示了借助这种灵活性近期新增的一些功能，包括动态负载均衡、实时可视化、磁性自旋动力学模型，以及具有量子精度的机器学习原子间势函数。