GaN 是一种宽禁带半导体，具备高击穿电压、高热导率、高电子饱和漂移速度等优良特性，因而在射频通信、光伏等领域中发挥着重要作用。常规 GaN 为六方晶格，原胞内含 2 个 Ga 原子与 2 个 N 原子。本例采用 PBE 泛函与 LCAO（原子轨道线性组合）基组，先优化晶格和原子位置，再基于优化结构分析电子性质，将结构与电子态联系起来。
AsterFire Go 是一个用聊天就能做科学计算的平台。药物设计、蛋白模拟、分子动力学、量子化学、DFT 计算……打字告诉它你想算什么，最快速度给你结果。平台致力于让大家轻松调用各类算力，不用琢磨环境与集群配置、挑选方法、调试参数，把精力留给科研本身。现阶段封装了 SPONGE（对标 GROMACS）、ABACUS（对标 VASP）、ORCA（学术用途）、ProteinMPNN、DSDP（对标 Autodock Vina）、Bindcraft、RFdiffusion 等软件，同时还有文献检索总结、pdf 高保真翻译等百余种工具，均可通过自然语言调用或串入工作流。
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对初次接触第一性原理计算的用户而言，操作难点不仅在于某一个参数的设置，更在于把各阶段正确衔接起来。本例展示的重点，就是用简短的自然语言实现整个目标，让任务自动连续推进，直接展示核心指标与最终结果供用户查看。
| 对比项 | 传统 DFT 计算 | AsterFire Go 平台 |
|---|---|---|
| 操作方式 | 手动准备结构、编写输入文件、跨任务传递数据 | 对话式操作，以自然语言启动计算，自动规划 |
| 环境部署 | 手动部署计算环境：依赖，并行，软件本身，后处理等等 | 依托平台强大的科学计算综合能力，无需本地环境配置 |
| 文件准备 | 手动准备结构文件、赝势文件、k 点设置文件、参数设置文件等等 | 自动完成建模与输入文件准备 |
| 参数配置 | 手动配置、调试计算参数 | 自动完成可靠且精确的参数配置 |
| 任务调度 | 结构优化、能带、态密度任务之间手动传递文件，手动串联各阶段 | 自动任务调度，由 Agent 组织任务、传递文件，衔接各阶段结果 |
| 结果整理 | 手动整理输出文件与计算数据 | 自动完成结果整理 |
| 以本案例为例 | 需分步骤手动完成全部计算 | 一句话自动完成优化、能带与态密度全套计算 |
ABACUS（Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at USTC，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 支持平面波和数值原子轨道两种基组，对各种体系与性质的计算支持良好。
星使智算结合 ABACUS 开发者的专家知识，以及官方手册，各领域知识，和大量用户的实践反馈，打造了 ABACUS 智能体。通过它，对话即可完成 ABACUS 计算，整个过程中用户无需手动输入关键参数。
进入 ABACUS 智算 Agent，输入本次使用的指令：
构建一个 GaN 原胞，准备 ABACUS 计算输入并做晶格结构优化，然后计算优化后结构的能带和态密度。
这条指令同时说明了研究对象、任务顺序和预期输出。进行其他项目时，也应说清这几样。若对晶型等性质已有明确、特殊的要求，应一并写入。
Agent 构建好原胞后，会列出计算设置、平台资源探测结果、作业流水线规划（此处为晶体优化→能带→态密度）。用户确认上述内容后，Agent 才会开始执行。本次任务采用 PBE 与 LCAO，力和应力的收敛阈值分别为 0.01 eV/Å、0.5 kbar。用户审核 Agent 的计划时，若有其他计算要求，也可随时补充说明。
对于不熟 ABACUS 的用户，核对计划时，只需重点看"算什么"和"用什么结构算"，而不必逐项复述软件参数，智能体可以给出很好的计算设置。此处还要注意的一点是：是仅调整原子位置，还是同时优化晶格。这在 ABACUS 中对应两种不同运行模式。
图 1：描述 GaN 计算需求并确认任务计划。
确认后，Agent 开始准备输入文件并调用平台资源执行计算。本次任务使用 1 张 V100 GPU 和 cuSolver 求解器。Agent 会根据任务，选用合适的高性能 GPU 计算资源，以及相应的求解器，以高效完成计算。
在整个执行过程中，Agent 会自动进行电子步监测，优化结构合理性检测等一系列必要检查，如遇电子步不收敛等情况，Agent 自动调整参数重新计算——在运维层面上，绝大多数问题同样不需要用户手动解决。与此同时，用户可以在平台上预览各文件，无需下载，随时查看计算真实的运行状态。在确认优化完成后，能带与态密度任务会直接调用优化的结果，无需用户手动搬运中间文件。
任务结束后，平台返回"GaN 第一性原理计算报告"，内附优化结构、曲线和主要结论，同时提供结构优化中的能量、力、应力变化图，以及能带与态密度的图与对应数据。
图 2：执行计算、查看报告与结果
本次初始晶胞较为贴近平衡态，仅经过 7 步离子步即收敛，这也展现出智算本身构建结构的合理性。优化后，总能量约为 −4705.5102 eV，最大力为 0.0042 eV/Å，最大应力为 0.2051 kbar。结合图 3 可见，力和应力变化正常，最终均低于设定阈值，且与此同时，优化后晶格常数与优化前变化不大，因此该优化结构可靠，可供后续性质计算使用。
图 3：平台上预览的优化后 GaN 结构及能量、力和应力曲线
能带报告给出的带隙为 1.7982 eV，价带顶与导带底均位于 Γ 点，在本次高对称路径上表现为直接带隙。
（图中能量以费米能级为零点）
DOS 在费米能级附近近似为 0，与能带结果相呼应，表明 GaN 不具有导电性。PDOS 显示，所展示的价带区域中 N-p 轨道贡献较突出，导带底附近可见 Ga-s 轨道贡献，更高能量处还有 Ga-p 等轨道参与——价带顶与导带底之间的跃迁通常决定材料的光学性质，因此 GaN 的光学性质也主要由这些轨道所决定。
分析能带与态密度时，可先在态密度图上分析轨道投影贡献，定位关心的能量区间，再结合能带与晶体结构分析其动力学或拓扑性质。
图 4：GaN 能带、总态密度（DOS）与投影态密度（PDOS）
回看整个任务，我们仅用一句话完成了整套计算。在操作上，用户主要参与需求描述和计划确认；而输入文件的准备、计算之间的衔接以及结果汇总，全部由 Agent 处理。对刚开始使用 ABACUS 的研究者来说，这种方式有助于先建立对 ABACUS 以及第一性原理计算，整体的、系统的认识。之后若有兴趣，研究者可以再结合 Kohn-Sham 方程等知识，逐步了解参数与具体的方法。
（小提示：也可以与 ABACUS Agent 对话学习相关知识哦~密度泛函的相关理论，已经以知识库的形式封装在 Agent 中啦）
任务结束后，Agent 会推荐下一步的计算方向，如 HSE 计算准确能带、计算光学性质、计算声子谱，等等。用户如有需要，可再用简单几个字开启更为深入、复杂的计算分析。