一种材料的第一性原理计算方法、装置、设备和存储介质与流程

1.本发明涉及材料科学技术领域，特别是涉及一种材料的第一性原理计算方法、一种材料的第一性原理计算装置、一种电子设备和一种计算机可读存储介质。


背景技术：

2.随着计算机技术的不断进步，第一性原理计算已成为了材料科学研究中不可或缺的工具之一，通过大规模的自动化的第一性原理计算，不仅可以预测和优化材料的结构及重要的物理化学性质，还可以节约大量实验探索的时间与人力物力的消耗，而目前由于第一性原理计算的计算复杂程度很高，需要消耗大量的时间和计算资源，现有的数据库很多并不能提供可持续计算的输入文件，也没有一个应用广泛的材料方向的高通量第一性原理计算方法和流程。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种材料的第一性原理计算方法、一种材料的第一性原理计算装置、一种电子设备和一种计算机可读存储介质。
4.第一方面，本发明实施例公开了一种材料的第一性原理计算方法，所述方法包括：
5.根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据构建输入文件；
6.采用第一性原理计算工具执行所述输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果；
7.当所述计算结果收敛时，输出所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志，并存储所述计算结果和所述计算日志。
8.可选地，所述当所述计算结果收敛时，输出所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志，包括：
9.对所述计算结果对应的目标材料的属性进行检测；
10.当所述属性为磁性材料时，根据电荷转移量或磁化强度大小的变化判断所述计算结果是否收敛；
11.当所述属性不为所述磁性材料时，根据基态能量差判断所述计算结果是否收敛；
12.当所述计算结果未收敛时，继续自动化调整所述算法和/或所述计算参数并进行计算，且继续判断计算后的结果是否收敛，直至所述计算结果收敛时停止计算；
13.当所述计算结果收敛时，将具有收敛性的所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志进行输出。
14.可选地，所述目标数据库为采用预设提取工具从至少一个预设数据库中提取符合条件的材料数据，并通过提取的所述材料数据构建具有立方对称性的材料数据库。
15.可选地，所述根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，
包括：
16.获取目标材料对应的预设材料筛选条件、采集工具和第一性原理计算工具；
17.根据所述采集工具和所述预设材料筛选条件，从目标数据库中对材料结构进行数据采集。
18.可选地，所述在计算过程中自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果，包括：
19.在计算过程中根据参考参数自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数；所述参考参数包括：物理量误差和计算时间。
20.可选地，所述方法还包括：
21.对所述采集结果和所述计算日志进行数据分析，得到数据分布图，以利用所述数据分布图协助实验研究和材料设计；所述数据分布图包括：具有立方对称结构的原胞原子数分布图、元素种类分布图以及具有立方对称性结构的材料分布图。
22.可选地，所述方法还包括：
23.从所述计算结果和所述计算日志中提取用于建模的数据参数；
24.对机器学习模型进行训练，将所述数据参数输入至所述机器学习模型中，使所述机器学习模型预测结果；
25.根据所述预测结果与所述计算结果的误差，调整所述机器学习模型中的模型参数，使所述机器学习模型提高预测精度；
26.将材料数据输入至完成训练后的机器学习模型，对所述材料数据对应的原理进行预测。
27.第二方面，本发明实施例公开了一种材料的第一性原理计算装置，所述装置包括：
28.采集模块，用于根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据构建输入文件；
29.计算模块，用于采用第一性原理计算工具执行所述输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果；
30.输出模块，用于当所述计算结果收敛时，输出所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志，并存储所述计算结果和所述计算日志。
31.可选地，所述输出模块包括：
32.检测子模块，用于对所述计算结果对应的目标材料的属性进行检测；
33.第一判断子模块，用于当所述属性为磁性材料时，根据电荷转移量或磁化强度大小的变化判断所述计算结果是否收敛；
34.第二判断子模块，用于当所述属性不为所述磁性材料时，根据基态能量差判断所述计算结果是否收敛；
35.第二调整子模块，用于当所述计算结果未收敛时，继续自动化调整所述算法和/或所述计算参数并进行计算，且继续判断计算后的结果是否收敛，直至所述计算结果收敛时停止计算；
36.输出子模块，用于当所述计算结果收敛时，将具有收敛性的所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志进行输出。
37.可选地，所述目标数据库为采用预设提取工具从至少一个预设数据库中提取符合条件的材料数据，并通过提取的所述材料数据构建具有立方对称性的材料数据库。
38.可选地，所述采集模块包括：
39.获取子模块，用于获取目标材料对应的预设材料筛选条件、采集工具和第一性原理计算工具；
40.采集子模块，用于根据所述采集工具和所述预设材料筛选条件，从目标数据库中对材料结构进行数据采集。
41.可选地，所述计算模块包括：
42.第一调整子模块，用于在计算过程中根据参考参数自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数；所述参考参数包括：物理量误差和计算时间。
43.可选地，所述装置还包括：
44.分析模块，用于对所述采集结果和所述计算日志进行数据分析，得到数据分布图，以利用所述数据分布图协助实验研究和材料设计；所述数据分布图包括：具有立方对称结构的原胞原子数分布图、元素种类分布图以及具有立方对称性结构的材料分布图。
45.可选地，所述装置还包括：
46.提取模块，用于从所述计算结果和所述计算日志中提取用于建模的数据参数；
47.输入模块，用于对机器学习模型进行训练，将所述数据参数输入至所述机器学习模型中，使所述机器学习模型预测结果；
48.调整模块，用于根据所述预测结果与所述计算结果的误差，调整所述机器学习模型中的模型参数，使所述机器学习模型提高预测精度；
49.预测模块，用于将材料数据输入至完成训练后的机器学习模型，对所述材料数据对应的原理进行预测。
50.第三方面，本发明示出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的材料的第一性原理计算方法的步骤。
51.第四方面，本发明示出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的材料的第一性原理计算方法的步骤。
52.本发明实施例包括以下优点：
53.本发明实施例可以通过预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结果进行数据采集，并基于采集数据构建输入文件，采用第一性原理计算工具执行输入文件对应的及时换任务，并在计算过程中自动化调整第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果，从而可以自动化选择出最优的计算方式，极大的提高了计算精度和计算效率。在当计算结果收敛时，输出计算结果和与计算结果对应的计算日志，并进行存储，从而还可以提高计算结果的精度。
附图说明
54.图1是本发明实施例提供的一种材料的第一性原理计算方法的步骤流程图；
55.图2是本发明实施例提供的另一种材料的第一性原理计算方法的步骤流程图；
56.图3是本发明实施例提供的一种材料的第一性原理计算方法的示意图
57.图4是本发明实施例提供的一种材料的第一性原理计算装置的结构框图；
58.图5是本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图；
59.图6是本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质的结构框图。
具体实施方式
60.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
61.相关技术中对材料方面的高通量第一性原理计算的过程中，并不能提供可持续计算输入文件的数据库，也没有一个应用广泛的材料方向的高通量第一性原理计算方法和流程。本发明为了解决上述技术问题，通过从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据构建输入文件，采用第一性原理计算工具执行输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整算法和/或计算参数，得到计算结果，在当计算结果收敛时，输出计算结果和对应的计算日志并进行存储。从而可以根据计算任务，选择出最优的算法与计算参数，极大的提高了计算精度，且在材料方向领域的应用范围较为广泛。
62.第一性原理，英文first principle，是一个计算物理或计算化学专业名词，广义的第一性原理计算指的是一切基于量子力学原理的计算。第一性原理通常是指在进行计算的时候除了告诉程序所使用的原子和它们的位置外，没有其它的实验的，经验的或者半经验的参量，且具有很好的移植性。作为评价事物的依据，第一性原理和经验参数是两个极端。第一性原理是某些硬性规定或推演得出的结论，而经验参数则是通过大量实例得出的规律性的数据，这些数据可以来自第一性原理。
63.参照图1，示出了本发明实施例提供的一种材料的第一性原理计算方法的步骤流程图，所述方法具体可以包括如下步骤：
64.步骤101，根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据构建输入文件。
65.在本发明实施例中，可以基于所要研究的目标材料，确定出与目标材料对应的预设材料筛选条件，然后根据预设材料的筛选条件从目标数据库中对材料进行数据采集，得到所采集的数据，再基于所采集的数据和计算工具的要求与材料特点进行输入文件的构建。
66.步骤102，采用第一性原理计算工具执行所述输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果。
67.在本发明实施例中，构建完输入文件后，可以采用第一性原理计算工具执行与输入文件对应的计算任务，其中，第一性原理计算工具可以为vasp(vienna ab-initio simulation package，是进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。它是材料模拟和计算物质科学研究中最流行的应用软件之一。)软件，也可以为其他计算工具，具体的计算工具可以根据实际情况设定，本发明在此不作具体限定。本发明在采用第一性原理计算工具进行计算时，在计算过程中可以自动化调整第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，并得到计算结果。本发明中的计算任务可以包括多个计算任务，当有多个计算任务时，可以依次执行计算任务。在计算的过程中可以生成对应的计算日志。
68.步骤103，当所述计算结果收敛时，输出所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志，并存储所述计算结果和所述计算日志。
69.在本发明实施例中，得到计算结果后，可以对计算结果的收敛性进行判断，当计算结果收敛时，则可以将具有收敛性的计算结果和与计算结果对应的计算日志进行输出，并可以将计算结果和计算日志进行存储。在存储时，可以将计算结果和计算日志转换成预设文件格式的目标文件，然后将目标文件存储至指定的文件中。
70.在本发明实施例中，根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据构建输入文件；采用第一性原理计算工具执行输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果；当计算结果收敛时，输出计算结果和与计算结果对应的计算日志，并存储计算结果和计算日志。从而可以在计算过程中自动调整算法与计算参数，选择出最优的计算方式，极大的提高了计算精度和计算效率，同时该计算方法在材料方向的范围中可以得到广泛的应用。
71.参照图2，示出了本发明实施例提供的另一种材料的第一性原理计算方法的步骤流程图，所述方法具体可以包括如下步骤：
72.步骤201，获取目标材料对应的预设材料筛选条件、采集工具和第一性原理计算工具。
73.在本发明实施例中，在对材料的第一性原理计算之前，可以先构建目标数据库。目标数据库可以为采用预设提取工具从至少一个预设数据库中提取符合条件的材料数据，并通过提取的材料数据构建具有立方对称性的材料数据库。例如，预设提取工具可以为pymatgen工具，预设数据库可以为materials project数据库，则可以通过pymatgen工具对materials project数据库中的材料数据进行搜索并提取，得到所需要的材料数据，并根据所提取的材料数据构建出目标数据库，所构建的目标数据库具有立方对称性。在本发明中还可以通过一个预设提取工具同时对多个预设数据库中的材料数据进行提取，从而可以增加提取效率和材料数据的广泛性和完整性。
74.在构建完目标数据库后，可以根据所要研究的材料和研究的问题，确定出目标材料对应的预设材料筛选条件、采集工具和第一性原理计算工具。其中，预设材料筛选条件和采集工具可以与目标数据库相对应，因为本发明所构建的目标数据库具有立方对称性，则预设材料筛选条件可以为空间群编号，那么就可以根据空间群编号对材料结构进行筛选。采集工具可以为pymatgen工具，第一性原理计算工具可以为vasp软件。
75.步骤202，根据所述采集工具和所述预设材料筛选条件，从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据库构建输入文件。
76.在本发明实施例中，获取到预设材料筛选条件、采集工具和第一性原理计算工具后，可以根据采集工具和预设材料筛选条件，从目标数据库中对材料结构进行数据采集，采集完数据后，可以根据采集的数据构建输入文件。例如：可以使用pymatgen工具对目标数据库中的材料结构进行采集，在数据采集完成后，可以构建vasp软件的输入文件：potcar、poscar、kpoints和incar。其输入文件可以通过程序自动化生成。
77.步骤203，采用第一性原理计算工具执行所述输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数。
78.在本发明实施例中，构建完输入文件后，可以采用第一性原理计算工具执行输入文件对应的计算任务。例如：可以通过pymatgen中的taskmanager并行提交输入文件对应的计算任务，本发明中计算任务可以包括多个计算任务，当有多个计算任务时，可以依次执行计算任务，直至所有计算任务执行完成。
79.在本发明中，在计算过程中可以根据参考参数自动化调整第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，从而得到计算结果。参考参数可以包括物理量误差和计算时间等。计算任务可以包括结构弛豫计算和静态自洽计算等。例如：计算任务中包括静态自洽计算时，在计算过程中，可以监测基态能量的变化量，当基态能量的变化量较大时，可以自动调整为更加稳定的算法，从而可以提高计算效率。
80.步骤204，判断计算结果的收敛性。
81.在本发明实施例中，得到计算结果后，可以对计算结果的收敛性进行判断。在对计算结果的收敛性进行判断时，可以根据物理量的变化来进行判断，具体的：对计算结果对应的目标材料的属性进行检测，当属性为磁性材料时，根据电荷转移量或磁化强度大小的变化判断计算结果是否收敛；当属性不为磁性材料时，根据基态能量差判断计算结果是否收敛。
82.在本发明中若判断出计算结果未收敛时，可以继续自动化调整算法和/或计算参数并进行计算，且继续判断计算后的结果是否收敛，直至计算结果收敛时停止计算。例如：采用第一性原理计算工具进行第一次计算后，得到第一个计算结果，那么判断第一计算结果的收敛性，当第一计算结果未收敛时，则再次自动化调整算法和/或计算参数并进行计算，从而得到第二计算结果，再继续判断第二计算结果的收敛性，以此步骤，直至计算结果收敛时停止计算。或者采用第一性原理计算工具自动化调整算法和/或计算参数并进行多次计算后，得到多个计算结果，将当前的计算结果与之间的结果进行比较，从而判断当前的计算结果的收敛性，当当前的结果未收敛时，则再次自动化调整算法和/或计算参数并进行计算，直至当前的计算结果收敛时停止计算。
83.步骤205，当计算结果收敛时，将具有收敛性的计算结果和与计算结果对应的计算日志进行输出，并存储所述计算结果和所述计算日志。
84.在本发明实施例中，在执行计算任务时，同时可以生成计算日志，在检测到计算结果收敛时，可以将具有收敛性的计算结果和计算结果对应的计算日志进行输出，并存储计算结果和计算日志。
85.在一示例中，输出计算结果和计算日志后，可以从计算结果和计算日志中提取有用数据，例如：基态能量、磁矩和晶格常数等物理量。将提取后的数据转换成预设格式的目标文件，并将目标文件存储至指定的文件中，以便后续对数据的再次利用。
86.为了更好的对本发明进行说明，如图3所示，示出了本发明实施例提供的一种材料的第一性原理计算方法的示意图。首先构建输入文件阶段，可以通过pymatgen工具从目标数据库中对材料结构进行采集，并构建vasp软件的输入文件：potcar、poscar、kpoints和incar。计算阶段，vasp软件执行与输入文件对应的计算任务，在计算的过程中可以自动化调整算法和/或计算参数，并得到计算结果；判断计算结果是否收敛，当计算结果未收敛时，继续自动化调整算法和/或计算参数并计算，且继续判断计算后的结果是否收敛，直至计算结果收敛时停止计算，当计算结果收敛时，输出计算结果和对应的计算日志。后处理阶段，
从计算结果和计算日志中提取有用数据，将提取后的数据转换成预设格式的目标文件，并将目标文件存储至指定的文件中，以便后续对数据的再次利用。
87.在本发明实施例中，存储计算结果和计算日志后，还可以对计算结果和计算日志进行数据分析和应用。具体的：对采集结果和计算日志进行数据分析，得到数据分布图，以利用数据分布图协助实验研究和材料设计；数据分布图包括：具有立方对称结构的原胞原子数分布图、元素种类分布图以及具有立方对称性结构的材料分布图。
88.在另一示例中，可以从计算结果和计算日志中提取用于建模的数据参数；对机器学习模型进行训练，将数据参数输入至机器学习模型中，使机器学习模型预测结果；根据预测结果与计算结果的误差，调整机器学习模型中的模型参数，使机器学习模型提高预测精度；将材料数据输入至完成训练后的机器学习模型，对材料数据对应的原理进行预测。
89.在另一示例中，可以将计算结果和计算日志存储至目标数据库，以便在对计算结果对应的材料进行研究时，直接从目标数据库中查询到对应的计算结果和计算日志，避免再次通过计算获得对应的计算结果和计算日志，从而提高科研效率。
90.在本发明实施例中，本发明所提供的材料的第一性原理计算方法，可以应用于材料方向高通量第一性原理的计算。
91.在本发明实施例中，根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据构建输入文件；采用第一性原理计算工具执行输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果；当计算结果收敛时，输出计算结果和与计算结果对应的计算日志，并存储计算结果和计算日志。从而可以在计算过程中自动调整算法与计算参数，选择出最优的计算方式，极大的提高了计算精度和计算效率，同时该计算方法在材料方向的范围中可以得到广泛的应用。
92.需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
93.参照图4，示出了本发明实施例提供的一种材料的第一性原理计算装置的结构框图，具体可以包括如下模块：
94.采集模块401，用于根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据构建输入文件；
95.计算模块402，用于采用第一性原理计算工具执行所述输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果；
96.输出模块403，用于当所述计算结果收敛时，输出所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志，并存储所述计算结果和所述计算日志。
97.可选地，所述目标数据库为采用预设提取工具从至少一个预设数据库中提取符合条件的材料数据，并通过提取的所述材料数据构建具有立方对称性的材料数据库。
98.可选地，所述采集模块401包括：
99.获取子模块，用于获取目标材料对应的预设材料筛选条件、采集工具和第一性原理计算工具；
100.采集子模块，用于根据所述采集工具和所述预设材料筛选条件，从目标数据库中对材料结构进行数据采集。
101.可选地，所述计算模块402包括：
102.第一调整子模块，用于在计算过程中根据参考参数自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数；所述参考参数包括：物理量误差和计算时间。
103.可选地，所述输出模块403包括：
104.检测子模块，用于对所述计算结果对应的目标材料的属性进行检测；
105.第一判断子模块，用于当所述属性为磁性材料时，根据电荷转移量或磁化强度大小的变化判断所述计算结果是否收敛；
106.第二判断子模块，用于当所述属性不为所述磁性材料时，根据基态能量差判断所述计算结果是否收敛；
107.第二调整子模块，用于当所述计算结果未收敛时，继续自动化调整所述算法和/或所述计算参数并进行计算，且继续判断计算后的结果是否收敛，直至所述计算结果收敛时停止计算；
108.输出子模块，用于当所述计算结果收敛时，将具有收敛性的所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志进行输出。
109.可选地，所述装置还包括：
110.分析模块，用于对所述采集结果和所述计算日志进行数据分析，得到数据分布图，以利用所述数据分布图协助实验研究和材料设计；所述数据分布图包括：具有立方对称结构的原胞原子数分布图、元素种类分布图以及具有立方对称性结构的材料分布图。
111.可选地，所述装置还包括：
112.提取模块，用于从所述计算结果和所述计算日志中提取用于建模的数据参数；
113.输入模块，用于对机器学习模型进行训练，将所述数据参数输入至所述机器学习模型中，使所述机器学习模型预测结果；
114.调整模块，用于根据所述预测结果与所述计算结果的误差，调整所述机器学习模型中的模型参数，使所述机器学习模型提高预测精度；
115.预测模块，用于将材料数据输入至完成训练后的机器学习模型，对所述材料数据对应的原理进行预测。
116.在本发明实施例中，采集模块，用于根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据构建输入文件；计算模块，用于采用第一性原理计算工具执行输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果；输出模块，用于当计算结果收敛时，输出计算结果和与计算结果对应的计算日志，并存储计算结果和计算日志。从而可以在计算过程中自动调整算法与计算参数，选择出最优的计算方式，极大的提高了计算精度和计算效率，同时该计算方法在材料方向的范围中可以得到广泛的应用。
117.对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
118.如图5，示出了本发明实施例还提供了一种电子设备的结构框图，包括：
119.包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述材料的第一性原理计算方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
120.如图6，示出了本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质的结构框图，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述材料的第一性原理计算方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
121.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
122.本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
123.本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
124.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
125.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
126.尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
127.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
128.以上对本发明所提供的一种材料的第一性原理计算方法、一种材料的第一性原理计算装置、一种电子设备和一种计算机可读存储介质，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种材料的第一性原理计算方法，其特征在于，所述方法包括：根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据构建输入文件；采用第一性原理计算工具执行所述输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果；当所述计算结果收敛时，输出所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志，并存储所述计算结果和所述计算日志。2.根据权利要求1所述的材料的第一性原理计算方法，其特征在于，所述当所述计算结果收敛时，输出所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志，包括：对所述计算结果对应的目标材料的属性进行检测；当所述属性为磁性材料时，根据电荷转移量或磁化强度大小的变化判断所述计算结果是否收敛；当所述属性不为所述磁性材料时，根据基态能量差判断所述计算结果是否收敛；当所述计算结果未收敛时，继续自动化调整所述算法和/或所述计算参数并进行计算，且继续判断计算后的结果是否收敛，直至所述计算结果收敛时停止计算；当所述计算结果收敛时，将具有收敛性的所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志进行输出。3.根据权利要求1所述的材料的第一性原理计算方法，其特征在于，所述目标数据库为采用预设提取工具从至少一个预设数据库中提取符合条件的材料数据，并通过提取的所述材料数据构建具有立方对称性的材料数据库。4.根据权利要求1所述的材料的第一性原理计算方法，其特征在于，所述根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，包括：获取目标材料对应的预设材料筛选条件、采集工具和第一性原理计算工具；根据所述采集工具和所述预设材料筛选条件，从目标数据库中对材料结构进行数据采集。5.根据权利要求1所述的材料的第一性原理计算方法，其特征在于，所述在计算过程中自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果，包括：在计算过程中根据参考参数自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数；所述参考参数包括：物理量误差和计算时间。6.根据权利要求1所述的材料的第一性原理计算方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述采集结果和所述计算日志进行数据分析，得到数据分布图，以利用所述数据分布图协助实验研究和材料设计；所述数据分布图包括：具有立方对称结构的原胞原子数分布图、元素种类分布图以及具有立方对称性结构的材料分布图。7.根据权利要求1所述的材料的第一性原理计算方法，其特征在于，所述方法还包括：从所述计算结果和所述计算日志中提取用于建模的数据参数；对机器学习模型进行训练，将所述数据参数输入至所述机器学习模型中，使所述机器学习模型预测结果；根据所述预测结果与所述计算结果的误差，调整所述机器学习模型中的模型参数，使所述机器学习模型提高预测精度；
将材料数据输入至完成训练后的机器学习模型，对所述材料数据对应的原理进行预测。8.一种材料的第一性原理计算装置，其特征在于，所述装置包括：采集模块，用于根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据构建输入文件；计算模块，用于采用第一性原理计算工具执行所述输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整所述第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果；输出模块，用于当所述计算结果收敛时，输出所述计算结果和与所述计算结果对应的计算日志，并存储所述计算结果和所述计算日志。9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的材料的第一性原理计算方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的材料的第一性原理计算方法的步骤。

技术总结
本发明实施例提供了一种材料的第一性原理计算方法、装置、设备和介质，该方法包括：根据预设材料筛选条件从目标数据库中对材料结构进行数据采集，并基于所采集的数据构建输入文件；采用第一性原理计算工具执行输入文件对应的计算任务，并在计算过程中自动化调整第一性原理计算工具中的算法和/或计算参数，得到计算结果；当计算结果收敛时，输出计算结果和与计算结果对应的计算日志，并存储计算结果和计算日志，从而可以自动化选择出最优的计算方式，极大的提高了计算精度和计算效率，还可以提高计算结果的精度。提高计算结果的精度。提高计算结果的精度。


技术研发人员：赵亚文 刘羽
受保护的技术使用者：苏州浪潮智能科技有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/10/15