为什么我非常不建议购买和使用阿DF量子化学程序

为什么我非常不建议购买和使用阿DF量子化学程序

2019-Jun-2


网上偶尔看见有人问阿DF哪里买,该不该用之类的问题,每次去解释太麻烦,我这里专门写一个文章说说我对阿DF的看法。简单一句话就是:绝对别买阿DF,绝对别用阿DF!

虽然我并没怎么亲自用过阿DF,也就是以前短暂玩过一把,但我根据我已知的关于阿DF的信息、阿DF手册以及我的量子化学知识的积累,我不认为此文会有显著误导性。虽然可能有不准确的地方,但是我敢打包票95%说的都是正确的,足以论证我的关于“阿DF基本上没有购买和使用价值”的观点。本文对应于阿DF2019版的情况。

PS:后来笔者还了一篇文章批另一个黑心暴利程序:《为什么我非常不建议购买和使用D摩3量子化学程序》(http://sobereva.com/508)。


1 非主流

从《2018年度计算化学公社杯最常用的量子化学程序和DFT泛函投票结果统计》(http://bbs.keinsci.com/thread-10100-1-1.html)的投票就可以清楚看出来,阿DF的用户数目仅仅有Gaussian的一个零头,在计算化学公社论坛、各种专业的量子化学QQ群里你也极少看到有阿DF用户的讨论,在网上也很少有介绍阿DF的使用经验的帖子。本来阿DF的相关学习资源就很少,如果你还是个初学者,碰上阿DF的问题基本都找不到同行能给你解答。

在我来看,阿DF就像一个外星异类。如果你是一个初学者,从阿DF开始起步,那你就完全脱离大部队了,未来将会孤单无助,前途坎坷,发文章很费劲。


2 价格高昂

阿DF具体价格我不清楚,官网上倒是有价格计算器,根据版本、核数、授权时间长度等等计算价格,不明码标价。阿DF价格之高昂是出了名的,2019年5月的时候我听群里一个刚买了的人说,居然5年要五万块钱!!!要知道,买在一个在量子化学界占有统治地位的Gaussian 16的Linux版的Site license才4330美元,也就是买5年阿DF的一半钱,还是永久授权,还不限CPU核数!你买阿DF的钱都足够买一个Gaussian再加上一个很不错的双路服务器了(看《计算化学购机配置推荐》http://sobereva.com/444)。

而Gaussian的整体价值比阿DF不知道高哪去了,对于所有常用功能,Gaussian的水准都有压倒性的优势。


3 支持的理论方法非常狭隘

阿DF仅仅支持DFT,其名字全称就是“阿姆斯特丹密度泛函”。然而虽然阿DF的饭碗就靠DFT,但它的DFT却做得很不怎么样。

目前量化界用的大多数都是杂化泛函,尤其是算有机体系,是肯定要用杂化泛函的,而阿DF跑杂化泛函速度慢,而且好多重要功能都没法结合杂化泛函和meta-GGA做,局限性极大!

阿DF对双杂化泛函更是完全不支持!然而双杂化泛函如今用得越来越普遍,精度明显比普通泛函高一个档次,此文简单提了:《简谈量子化学计算中DFT泛函的选择》(http://sobereva.com/272)。免费的ORCA程序甚至都可以在普通的双路服务器上结合中等偏上的def2-TZVPP基组对200个原子的体系计算双杂化泛函的能量,而阿DF连算都不能算,真是可笑。

对于高精度计算领域,CCSD(T)是最常用的,然而别说CCSD(T)这样高阶后HF方法了,阿DF连后HF方法中最低档次的MP2都不支持!

阿DF甚至就连杂化泛函(比如B3LYP)的解析Hessian都不支持,这真是无比坑爹。这意味着什么?本来阿DF的杂化泛函就慢,只能靠有限差分计算Hessian,因此用B3LYP算个哪怕几十原子体系的频率都能比Gaussian慢两个数量级!然而需要算Hessian的地方在实际应用研究中可谓无处不在,比如算振动光谱、验证极小点优化是否充分、验证过渡态找没找对、产生IRC等等。阿DF到现在连杂化泛函的Hessian这种能量的二阶导数都不支持解析的,而Gaussian都早已支持到三阶解析导数了,你看看这差距。

由于阿DF自身架构、底子的差劲,如上所述对稍微像样点的理论方法都支持不好或者根本不支持,以后也不太可能有显著改进,然而理论计算界对精度的要求则是逐渐水涨船高。你想想用阿DF能有前途么?如果你用阿DF算有机体系时还抱着几乎都没人用的纯泛函不放,文章发的出去么?你用阿DF的话,审稿人嫌计算级别低,让你跑个双杂化泛函,你想想到时候怎么办?花了大价钱买个程序,最后在像样的期刊上文章都发不出去,窝囊不?


4 不支持主流的高斯型基组

阿DF用的是如今极为罕见的STO(Slater型轨道)作为基函数,然而要知道,如今几乎所有量子化学程序用的都是GTF(Gaussian型函数)作为基函数。大家平时在文章里看得到的那些基组,比如6-31G*、def2-TZVP、cc-pVTZ等等,无一例外也全都是基于GTF定义的基组。你如果用了阿DF,那些基组你一个也用不了!你想重复已有文章里的数据根本没法严格重复!审稿人若建议你用某个基组来做计算,你届时都根本没法算!阿DF用的基组都是那些作者自己搞的,简直就像一个闭关锁国的国家,与外界完全不兼容。


5 没法结合Multiwfn做分析

做应用性量子化学计算研究,光是会算是不够的,只是给出能量、结构、光谱这些数据,往往会显得很肤浅、文章很不充实。只有在分析讨论下功夫,才能让文章充实、挖掘出各种有化学意义的信息,这就需要做波函数分析。Multiwfn应当很多人都听说过,主页是http://sobereva.com/multiwfn,是目前功能最全面的波函数分析程序,被使用非常广泛,对实际化学问题的计算研究有极高的价值,相关信息看《Multiwfn FAQ》http://sobereva.com/452、《Multiwfn入门tips》http://sobereva.com/167、《Multiwfn波函数分析程序的意义、功能与用途》http://sobereva.com/184

然而,阿DF由于用的是STO基函数,而Multiwfn则不支持这种非主流类型的基函数(而且永远也不会支持),因此阿DF的用户将丧失结合Multiwfn做波函数分析的机会。看着Gaussian、ORCA等主流量化程序的用户在文章里做各种漂亮、上档次的分析,阿DF的用户只有眼馋的份儿。虽然阿DF也不是不支持波函数分析,但它带的那点分析功能比Multiwfn差远了。


6 不支持赝势

赝势对于通过量子化学研究重元素几乎离不开,见《赝势的函数形式以及在量子化学程序中定义的方式》(http://sobereva.com/188)。然而阿DF就连赝势这如此重要的特征都不支持,碰上重元素只能做全电子计算。虽说阿DF也支持所谓的冻核方式不把内层轨道纳入变分来降低耗时,但也比使用赝势的做法明显要高,而且使用相对论赝势的话还可以等效地把标量相对论效应免费地体现出来。


7 总结

除上述外,阿DF相对最主流的Gaussian程序的缺点还一大堆,比如阿DF都不支持PCM溶剂模型,其支持的COSMO相当于PCM的最糙的近似,而Gaussian支持的IEFPCM则是PCM最理想的实现。阿DF各种各样的缺点太多,限于篇幅就不再多提了。

在我来看阿DF真是黑得要死,以这个程序的真实水准,打1、2折我看还差不多。阿DF属于典型的高度商业化的程序,完全向钱看,这类程序就是专门推销给那些人傻钱多的外行人。那些人还完全没有入门、没有基本的知识和辨别能力,然而他们往往又急着算出点东西。高度商业化程序就瞄准了这些人,积极给他们推销,把程序包装得光鲜无比,灌输给他们一种“阿DF是最强、最完美的量化程序”的错觉,显然总有些新人会上钩。你去随便问问长期做量化的内行,或者你去主流计算研究的期刊看看(比如JCTC、JCC、PCCP、JPCA),能找到几个用阿DF的?

阿DF程序本身,以及阿DF的死忠粉,在我来看都是异类。如果有阿DF的用户问我计算化学问题,我肯定不爱搭理,除非弃用阿DF,改邪归正。

只要你把Gaussian以及免费的ORCA和Multiwfn都用熟了,那真是能在功能和速度上从各个方面把阿DF吊打得体无完肤。

有的人可能觉得,反正我经费多的是,不差钱,买就买了,买了不用也无所谓,别人没理由说三道四。但你想想,你的这些科研经费都是老百姓的血汗钱,拿这些钱养肥了那些暴利的程序,良心不会痛么?


8 关于有些人以为只能用阿DF做的事

有人买阿DF是确实有目的的,他们以为有些功能确实是只有阿DF才有,或者只有阿DF才做得比较好、比较易用。然而这都是因为信息不对称而造成的错觉。下面挨个说一下阿DF能做的一些看似是特色的功能都有什么免费的替代品。

• TDDFT的旋轨耦合:有人买阿DF是为了算TDDFT下的旋轨耦合,然而在这篇文章里,介绍了用又快又免费又好用的ORCA算旋轨耦合:《使用ORCA在TDDFT下计算旋轨耦合矩阵元和绘制旋轨耦合校正的UV-Vis光谱》(http://sobereva.com/462),这使得阿DF这部分功能瞬间丧失价值,相信只有没看过此文的人才可能为了算这个而买阿DF
• 计算磷光寿命:Dalton可以通过响应函数方式计算磷光寿命,这是目前所有程序里对磷光寿命计算最理想的实现方式,Dalton的作者之一是磷光计算方面的权威,还专门发了磷光计算的Chemical Review,见Chem. Rev., 117, 6500 (2017)。Dalton虽然表面上有点难用,但在计算化学公社论坛(http://bbs.keinsci.com)的量子化学版的Dalton分类里都有现成的模板可用,把自己的坐标套进去就能算,怎么安装Dalton在《量子化学程序Dalton的编译方法和运行方式简介》(http://sobereva.com/463)里也有清楚的介绍。买阿DF来算磷光寿命明显是瞎花钱
• ETS-NOCV:阿DF老喜欢鼓吹自己没什么可吹的功能,如ETS-NOCV,其本身意义在我来看也不大,不过由于是阿DF作者自己提出来的所以老被阿DF拿来说事。如今ORCA也支持ETS-NOCV了,还买阿DF干啥?
• 二分量相对论计算:虽然也算个阿DF的特色,但免费的Dirac同样支持,其实一点也不复杂,而且还支持更高级的四分量相对论计算。此外,其它支持二分量的程序也不少,比如Turbomole、Bagel(免费)等
• 能量分解:阿DF支持Morokuma形式的能量分解,然而免费的GAMESS-US同样支持,而且其支持的LMO-EDA还更为普适。另外,如果是弱相互作用能量分解,免费的PSI4的SAPT能量分解功能极其好用,而且明显比阿DF这种可靠得多、结果有意义得多。能量分解相关信息看《Multiwfn支持的弱相互作用的分析方法概览》(http://sobereva.com/252)中的相应部分。
• ReaxFF力场:免费的Lammps也支持ReaxFF反应力场,被大量文章使用。目前做ReaxFF最主流的程序就是Lammps,而绝对不是阿DF
• CDFT:我在《谈谈约束性DFT (CDFT)》(http://sobereva.com/271)说了,免费的NWChem对CDFT就支持得很好也很易用。
• 计算电荷转移积分:有很多现成的免费程序可用,见http://bbs.keinsci.com/thread-1732-1-1.html,笔者很快也会发布一个免费好用的电荷转移积分的计算程序,因此根本没必要买阿DF

还有阿DF很多其它的功能,都是阿DF的人一吹,让外行人会觉得“好厉害哦”,其实懂行的人都知道要么根本没什么可吹的,要么都是有其它现成的甚至更好的替代品。


9 初学者适合阿DF?

有人以阿DF的图形界面好,对初学者来说很容易上手,因此初学者应该学阿DF,这是大错特错!!!Gaussian御用的图形界面GaussView好用得很,阿DF的图形界面在建模方面更是不可能比GaussView好用。而且Gaussian的输入文件是所有量化程序里最简单的,没有之一,手写Gaussian关键词极其容易,比阿DF的简单多了。而且北京科音每年都开设初级量子化学培训班,详见《谈谈学量子化学如何正确地入门》(http://sobereva.com/355),参加后可以迅速上手Gaussian计算。可以说在所有量子化学程序里,没有比Gaussian更好学的了,绝对没有比用Gaussian更快的上手捷径了。

此外,阿DF的图形界面在显示效果和设定灵活度方面被免费好用的VMD吊打,比如可以看看这些VMD显示的效果:《在VMD里将cube文件瞬间绘制成效果极佳的等值面图的方法》(http://sobereva.com/483)、《通过独立梯度模型(IGM)考察分子间弱相互作用》(http://sobereva.com/407)、《使用Multiwfn+VMD快速地绘制静电势着色的分子范德华表面图和分子间穿透图》(http://sobereva.com/443)、《使用Multiwfn+VMD快速绘制高质量分子轨道等值面图》(http://sobereva.com/447)、《巨大体系的范德华表面静电势图的快速绘制方法》(http://sobereva.com/481)、《使用Multiwfn+VMD以原子着色方式表现原子电荷、自旋布居、电荷转移、简缩福井函数》(http://sobereva.com/425)。