在材料科学、凝聚态物理和计算化学等领域，电子结构模拟和相关的计算软件起着至关重要的作用。按照目标物质是否存在周期性特征，我们可以将从原子尺度的电子结构出发模拟物质体系的计算方法分为两大类，一类是针对分子、团簇体系的量子化学（Quantum Chemistry）方法，另一类是针对晶体、表面、界面、纳米材料等周期性体系的第一性原理（First-principle）方法。这两类方法最终都会落实到特定的以密度泛函理论（DFT）或者波函数理论（如 Hartree-Fock 以及 post-HF）为基础的计算方法上，并且都能在化学，材料等领域实现理论和实验的协同。其中，第一性原理方法能在周期性晶体结构确定和声子谱计算、晶体能带和电子结构性质计算、表面催化位点确定和催化过程电子结构变化情况分析、材料弹性常数和杨氏模量计算等方面，从理论层面定性甚至定量地对实验观测做出预测和解释，正推动材料研究从经验探索走向理性设计的新阶段。
开展这些第一性原理计算需要依托相关的第一性原理计算软件，这些软件在将理论方法转化为可执行的计算流程的同时，各具风格，各有特色，日新月异，持续迭代。其中许多出名的软件逐渐成为了基于第一性原理的多种模拟方法集成平台和围绕这一软件的计算模拟社区，一方面为理论研究者提供了强大的开发平台和研究工具，另一方面也为实验研究者提供了便捷可靠的理实结合视角。
然而，这些第一性原理软件都具备一定的安装和使用门槛，往往会让许多刚入行的小白用户摸不着头脑。与此同时，各个第一性原理软件往往又具备不同的输入参数和输出格式，这也阻碍了理论和实验研究者对不同软件的调研和尝试。随着人工智能和高性能计算领域的快速革新，许多曾经难以使用的软件都被推动着向智能化、用户友好化方向快速发展，量子化学软件和第一性原理软件也不例外。在这一背景下，星使智算 GaliLeo 平台引入大语言模型和增强信息检索技术，开发了面向计算化学等理论计算领域的专业 Agent。这些智能助手不仅简化了复杂软件的操作流程，更通过自然语言交互显著降低了使用门槛，代表着理论计算工具向智能化转型的重要突破。
本文将介绍GaliLeo平台的 ABACUS Agent 的基本使用方法。首先，我们需要介绍 ABACUS 是什么，ABACUS（中文名：原子算筹）是一款国产开源的以 DFT 计算为主的第一性原理软件，由中国科学技术大学何力新教授、中科院物理研究所任新国研究员和北京大学陈默涵研究员主导开发，拥有完全自主知识产权。其主要开发人员来自中国科学技术大学、中国科学院物理研究所、北京大学、北京科学智能研究院和合肥综合性国家科学中心人工智能研究院等单位。ABACUS 专注于凝聚态材料的模拟计算，其可通过求解 Kohn-Sham 方程来获得材料基态的电荷密度分布，进而计算目标材料的各项物理性质。该软件包支持利用平面波基组或数值原子轨道基组开展计算，支持 LDA、GGA、meta-GGA 和杂化泛函，且能通过 RI 方法显著加速杂化泛函计算。过去一年，ABACUS 持续迭代升级，先后推出 3.8、3.9 版本及首个长期支持版本 3.10-LTS，伴随系列小版本更新，其稳定性与计算效率实现显著跃升。目前，围绕 ABACUS 软件已经形成了一个完整的材料性质计算平台，涵盖了声、光、电、磁等多种物理性质的计算。更重要的是，平台新增多个核心模块，不仅拓展了对 GPU、DCU 等新型硬件的适配能力，更引入了多种前沿电子结构算法，为材料计算提供了更多的方法论支撑。
这里提供一个简单的案例，让各位用户能快速上手基于 ABACUS 的第一性原理计算。
此时 Agent 会自动基于上传的结构文件，配置一套默认计算参数并开始计算。如果不想让智能体直接开始计算任务，你也可以只让它准备计算所需输入文件。
（b）对于 Pd 晶胞这种简单的单质晶胞，我们可以直接通过自然语言，让智能体自己构建，并基于构建好的晶胞准备输入文件，开始计算。同时，我们也可以通过自然语言交互，编辑计算输入文件。
由于我们这里做的是结构优化任务（而非晶格优化任务，在周期性体系中，晶格优化和结构优化是分开的两个任务），同时 Pd 晶胞的模型是由智能体自主构建的，其本身已经相对合理。因而结构优化计算实际上一步就收敛了，优化前和优化后的结构并没有区别。智能体通过收集计算结果，发现并告知了我们这一点。
用户也可以去“文件”交互界面手动读取和下载文件。理论上来说这里还可以对 CIF 晶胞进行可视化，相关功能正在开发完善中，敬请期待。
这里再提供一个案例，进一步帮助用户快速测试不同情况下 ABACUS 的计算结果和计算效率。在 ABACUS 中，由于其格点积分的进程级并行是在晶胞 Z 轴方向进行的，在开展一维材料计算时，最好把一维延展方向放在 Z 轴方向，而在开展表面体系计算时，最好让真空层方向避开 Z 轴方向。下面我们将通过和 Agent 的交互确认这件事情。
scf）来比较计算效率
分别开展计算，计算完毕和收集计算结果后，可通过自然语言让 Agent 整理测试情况。以下直接给出整理后的结果：
| 真空层朝向 | 系统总能量 (eV) | 计算总时间 (s) | 总电子步数 | 单电子步用时 (s) |
|---|---|---|---|---|
| X | -318603.9704461048 | 1432.47 | 39 | 35.77 ~ 47.09 |
| Y | -318603.9704469827 | 1421.25 | 39 | 35.37 ~ 46.94 |
| Z | -318603.9704470374 | 4725.36 | 39 | 120.24 ~ 131.01 |
可以看到，将真空层方向放在 X 轴或 Y 轴方向时，计算效率将得到显著提升。这类测试以往都需要第一性原理计算熟手在服务器上做测试，现在大家都可以基于 Agent 完成这些测试，这能显著加速 ABACUS 的入门，这也是智能体平台的一大意义。
本文使用星使智算旗下GaliLeo平台部署的 ABACUS Agent 执行了晶体/表面吸附模型构建，开展了电子结构单点计算和结构优化任务，并完成了一个计算效率测试。目前的 ABACUS Agent 只是 1.0.0 版本，已能完成简单建模和基础计算操作。后续将进一步支持原子电荷计算，结构能带计算，过渡态与声子谱计算等一系列功能，欢迎大家关注并尝试 ABACUS Agent，你们的支持与反馈是我们前进的重要动力！