盘点那些DFT量子力学计算软件(下)- 开源软件篇(三)ABACUS

3 ABACUS

ABACUS（由中国科学技术大学开发的基于原子轨道的第一性原理计算软件）是一款开源软件包，旨在从第一性原理出发进行大规模电子结构模拟。该软件由中国科学院量子信息重点实验室何力新教授课题组于2007年开始研发，目前，中国科学院物理研究所、北京大学、北京科学智能研究院、合肥人工智能研究院等单位共同参与开发。

3.1 起源与核心贡献者

ABACUS（Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at USTC）是中国科学技术大学何力新教授课题组于 2007 年发起开发的 DFT 软件。何力新在凝聚态物理和计算方法方面有深厚积累，他意识到中国需要有自己的 DFT 软件。

最初几年，ABACUS 主要在科大的小圈子中使用。2021 年，项目采用 LGPL 3.0 开源协议，加速了开源生态建设。如今，来自中国科学院物理研究所、北京大学、北京科学智能研究院、合肥综合性国家科学中心人工智能研究院等机构的多位研究人员共同参与开发。

ABACUS 是 DeepModeling 开源社区的核心成员之一。DeepModeling 社区由深势科技发起，致力于构建 AI 辅助的科学计算生态。ABACUS 的加入，使这个社区有了从 DFT 到机器学习势的完整工具链。

3.2 主要功能特点与应用领域

ABACUS 的核心创新在于双基组支持和 AI 生态整合：

· 双基组支持：同时支持平面波基组和数值原子轨道（NAO）基组。创新性地通过溢出函数构造数值原子轨道，提高计算精度和可移植性。用户可以根据体系大小和精度需求选择基组。

· 多种泛函：支持 LDA、GGA、meta-GGA、杂化泛函（如 PBE0、HSE06）。根据官方文档，ABACUS 还支持 DFT+U、范德华修正、隐式溶剂化模型等高级功能。

· 分子动力学：支持从头分子动力学（AIMD）和基于机器学习势的混合模拟

· 并行计算：支持 CPU 线程/进程混合并行、CPU+GPU/DCU 异构并行。已在国产超算平台和 DCU 加速卡上完成部署。

· AI 生态集成：与 DeePKS-kit、DeePMD、DP-GEN、DeepH、DeePTB、HamGNN 等国产 AI 辅助软件深度集成。这意味着用户可以用 ABACUS 生成数据，训练 DeePMD 势函数，再用势函数进行大规模模拟。

应用领域：材料科学、凝聚态物理、催化、能源材料等，尤其适合需要 AI 辅助的大规模材料模拟。

3.3 用户反馈与应用广泛性

ABACUS 作为后起之秀，用户群体快速增长。截至 2026 年 3 月，ABACUS 已支持约 30 大类功能，拥有 449 个可调参数。

用户反馈：

· 优点：双基组设计灵活，可根据精度和效率需求选择。与国产 AI 软件生态衔接良好。中文文档和社区支持完善。LGPL 协议对商业应用友好。

· 不足：国际用户社区规模尚不及 Quantum ESPRESSO。部分功能仍在开发完善中。

2025 年 10 月，ABACUS 团队在 arXiv 发表题为 “ABACUS: An Electronic Structure Analysis Package for the AI Era” 的论文，由 57 位作者共同署名。这标志着软件从 “何老师课题组项目” 成长为 “中国 DFT 社区共同项目”。论文标题中的 “AI Era” 暗示了项目的战略定位。

3.4 上手难易程度与文档维护

ABACUS 对中文用户尤为友好。提供在线中文用户文档，随版本持续更新。Bohrium Notebook 交互式教程，支持云端运行。中科大官网提供详细使用说明。

由于版本迭代迅速（2021 年开源后已累计发布 70 个版本），部分教程内容可能存在与最新版本的细微差异。用户需注意对照官方文档。最新长期支持版本为 LTSv3.10.0（截至 2026 年 3 月）。

3.5 最近的发展方向与活跃程度

ABACUS 保持极高活跃度。版本迭代频率：2021 年开源后已累计发布 70 个版本。最新长期支持版本：LTSv3.10.0（截至 2026 年 3 月）。

发展重点：

· AI 辅助计算集成（ABACUS-agent-tools 正在开发）

· 高性能计算优化（国产超算平台、DCU 加速卡适配）

· 生态扩展（与 DeepModeling 社区深度整合）

3.6 开源协议与商业风险

ABACUS 采用 GNU Lesser General Public License 3.0（LGPL 3.0）开源协议。这是开源 DFT 软件中的少数派选择。

商业风险分析：

· LGPL 协议比 GPL 更宽松：允许商业软件动态链接 ABACUS 库而无需开源商业代码

· 对 ABACUS 本身的修改需要开源

· 适合商业公司将其作为底层计算引擎集成到商业产品中

合规建议：LGPL 协议使得 ABACUS 在商业化应用场景中具有更低的法律风险。如果某公司想开发一款 DFT 计算的商业软件，ABACUS 是比 Quantum ESPRESSO 更好的底层选择。

3.7 AI 环境下的生存能力

ABACUS 是 “AI 时代原生设计” 的 DFT 软件。论文标题明确标注 “for the AI Era”，将 AI 辅助计算作为核心发展方向。深度集成 DeePMD、DeePKS 等国产 AI 模型，支持机器学习势生成。Agent 工具集正在开发，为 AI 智能体调用 DFT 计算提供标准化接口。已在国产超算平台、深势科技 Bohrium 云平台预部署。可高效生成大规模第一性原理数据，用于训练通用机器学习势（如 DPA 模型）。

ABACUS 的定位清晰而独特：背靠中国超算和 AI 生态，用 LGPL 协议打开商业应用空间，以 “AI Era” 战略抢占下一代 DFT 软件的制高点。