第一原理計算 入門

第一原理計算は、量子力学に基づいた原子、分子レベルの挙動を高い精度で再現できるツールとして利用されつつあります。2000年以降それらのソフトウェアのパッケージ化が進み、有償無償の多くのものが入手可能になっています。ユーザーフレンドリなGUIも開発が進み、マウスだけの操作でもかなりのことが出来るようになってきています。しかし、それゆえに中身を詳しく知らなくても結果が出てくるため、かえってその結果の正しさを判断する力がないと間違った結果を信じてしまう可能性もあります。 　このセミナーでは第一原理計算というものはどういうものか、どのようなことが出来るのか、実際にそれを使うための準備や手順、それを正しく使うための知識などについて、実際にやる内容を中心に説明します。普通の講習会では扱われない擬ポテンシャル法、FLAPW法、KKR法それぞれの特徴や比較についても紹介し、それらを正しく使い分けるためのポイントを、スパコンの最新の現状も踏まえて紹介します。さらに、企業内へのPCクラスタのような計算機の導入や、それを運用する上での注意など、現場に即した内容を提供します。

1. 物質科学・材料科学におけるシミュレーション
   1. 物質科学・材料科学におけるシミュレーションの種類
   2. 第一原理計算の概要
   3. いくつかの応用事例
   4. シミュレーションは日本が生き残るための必須事項
      ～ICTスキルの向上、人間は同じことを繰り返すと間違える!～
2. 密度汎関数理論に基づいた第一原理計算
   1. 簡単な理論的背景
   2. 計算手法の種類と特徴 ～一つの方法で全てのことが出来るのではない!～
   3. 実際の第一原理計算ソフトウェアとはどういうものか ～ソースコードから入手方法まで～
   4. 具体的計算の手順 ～入力ファイルから出力ファイルの中身について
   5. 第一原理計算実施の注意点 ～“ちゃんと”計算しないと意味がない!～
3. 第一原理計算を実施する環境整備～ソフトウェア、PCクラスタからスパコンまで～
   1. どんな計算機を用意すべきか ～スパコンを使えば何でも出来るのではない!～
   2. 現在の計算機の動向 ～スパコンランキングの正しい見方～
   3. 外部計算機の利用の仕方
   4. 第一原理計算ソフトウェアのインストール
   5. 実際に導入する場合のアドバイス
4. 第一原理計算を社内に導入すべきか?
   1. 第一原理計算は社内の研究に必要か?
   2. どんなソフトウェアを選ぶべきか? ～有名ソフトが必ずしも良いのではない!～
   3. 誰がやるのか?どうやって学べばよいのか?
   4. アカデミアと共同研究をする時のポイント
   5. 実りある成果を得るために ～餅屋は餅屋に任せつつ、修行もする!?～
5. 第一原理計算の簡単な実演
   1. PCクラスタの例
   2. KKR法
   3. 擬ポテンシャル法
   4. FLAPW法
• 質疑応答