abacus(中國科學技術大學開發的開源第一性原理電子結構計算軟體)

ABACUS（Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at USTC，中文名：原子算籌）是由中國科學技術大學量子信息重點實驗室主導開發的開源材料計算軟體，主要用於大規模電子結構計算、原子結構最佳化及分子動力學模擬。該軟體自2015年發布以來，可模擬包含上千原子的複雜體系，主要性能指標達到或超越國際同類軟體水平。截至2025年，其開發團隊已擴展至中國科學院物理研究所、北京大學、北京科學智慧型研究院、合肥綜合性國家科學中心人工智慧研究院等多機構合作模式，為新材料研發及理論算法創新提供工具支持。

基本介紹

• 軟體名稱：ABACUS
• 中文名：原子算籌  
• 發布時間：2015年10月13日 
• 開發單位：中國科學技術大學   
• 主要功能：電子結構計算、分子動力學模擬  
• 套用領域：材料科學、凝聚態物理 
• 合作機構：中科院物理所、北京大學、北京科學智慧型研究院、合肥綜合性國家科學中心人工智慧研究院等  

開發背景

ABACUS由中國科學技術大學中科院量子信息重點實驗室何力新教授研究組於2007年開始開發，並於2015年10月正式發布。它是國內首個完全擁有自主智慧財產權的第一性原理計算軟體包。其開發初衷旨在為國內科研人員提供一個可靠的計算工具，推動電子結構理論和算法的研究與發展 。

軟體功能

ABACUS軟體（軟體語言為C++、Python）可以進行以下幾方面的計算：

1. 開展材料電子能帶計算、結構最佳化及分子動力學模擬等多方面的材料性質研究；

2. 支持多種基於密度泛函理論（DFT）的算法，併兼容平面波和數值原子軌道兩種基組；

3. 以量子力學的密度泛函理論為核心，能夠結合經驗勢或DPMD進行模擬；

4. 支持LDA、GGA、meta-GGA、雜化泛函等多種交換-關聯泛函的計算；

5. 提供對AI輔助算法的支持，包括DeePMD、DeePKS、DeePH、DeePTB等。

合作與開發

截至2025年，ABACUS的開發團隊由多機構聯合組成，包括中國科學技術大學、中國科學院物理研究所、北京大學、北京科學智慧型研究院及合肥綜合性國家科學中心人工智慧研究院等。

套用與影響

該軟體被列入材料基因組計畫（MGI）推薦工具，通過結合GPGPU加速技術，提升了新材料研發效率。其開源特性為全球科研人員提供了自主可控的計算平台，主要指標達到或超過國際同類型軟體。