从 2017 年发布 v1.0 版本以来,GPUMD 经历了多次版本更新,但从 v3.9.5 到 v4.0 的更新是巨大的。这次更新得到了众多开发者和用户的贡献与帮助,也受到了科技创新 2030 重大项目的支持。GPUMD 4.0 已于 2025 年 4 月 29 日发布,相应的论文于 2025 年 8 月 3 日在国产期刊 MGE Advances 上在线发表。渤海大学为本文的第一作者单位,并联合多所顶尖高校及研究机构共同通讯。
GPUMD-v4.0 新增功能概览
GPUMD-v4.0 的新增功能涵盖势函数、积分算法、性质计算、硬件支持等多个关键方面,大幅提升了软件的模拟能力与适用范围。
势函数方面的重大改进
- 增加了对深度势能(Deep Potential)的支持,极大丰富了 GPUMD 的机器学习势(主要贡献者:徐克)。
- 增加了两类混合势函数(ILP+SW 势和 ILP+NEP 势),对多层二维材料(同质或异质)的模拟具有极高精度(主要贡献者:卜河凯)。
- 增加了通用型 EAM/Alloy 势(主要贡献者:吴永超)。
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对 NEP 模型做了诸多核心改进:扩展参数
l_max上限、支持输出 NEP 描述符、支持结构能量权重设置、公布 NEP89 大模型、支持大模型微调等(主要贡献者:樊哲勇);并增加了训练原子偶极矩和极化张量的功能(主要贡献者:李一帆)。
积分算法与性质计算增强
积分算法:增加了可变盒子的能量最小化功能(主要贡献者:吴永超),以及使用热力学积分方法计算液体自由能的功能(主要贡献者:Tobias Hainer)。
性质计算:增加了计算角度分布函数(主要贡献者:吴永超)和角度依赖的径向分布函数(主要贡献者:徐斌)的功能;增加了一个灵活输出轨迹的命令(主要贡献者:樊哲勇);还新增了计算 NEP 模型外推度的命令(主要贡献者:潘书宁)。
全面的硬件平台支持
实现了对英伟达 (NVIDIA) 与 AMD 显卡的统一支持,并且成功适配并支持了国产 DCU 架构(主要贡献者:董海宽),这为在不同超算平台上的部署提供了极大的便利。
“除了上述主要功能的增添和改进,还有诸多开发者和用户帮助改进和丰富了 GPUMD 程序包的软件生态,在此一并感谢。”