Abacus Server

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基于Model Context Protocol (MCP)的ABACUS第一性原理计算服务器。主要用于量子化学和材料科学计算。

主要功能

计算功能

• SCF计算 - 自洽场电子结构计算
• 结构优化 - 几何优化和晶胞优化
• 分子动力学 - MD模拟和轨迹分析
• 能带结构 - 电子能带结构计算
• 态密度 - 电子态密度计算
• 电荷密度 - 电荷密度分析

智能助手

• 参数建议 - 根据计算类型推荐合适参数
• 输入验证 - 检查参数设置是否合理
• 故障诊断 - 帮助解决计算中的问题
• 成本估算 - 评估计算资源需求

结果分析

• 智能解释 - 自动分析计算结果
• 优化建议 - 根据结果提供改进建议
• 性能监控 - 跟踪计算性能

PyABACUS集成

• Python接口 - 支持PyABACUS Python接口
• 模块化分析 - 集成ModuleBase、ModuleNAO、hsolver等模块
• 工作流指导 - PyABACUS使用示例和最佳实践

安装

系统要求

• Python 3.8+
• ABACUS软件包
• 足够的计算资源

Python依赖

pip install fastmcp ase numpy psutil

ABACUS安装

参考ABACUS官方文档安装。

快速开始

1. 下载代码

git clone <repository-url>
cd abacus-mcp-server

2. 安装依赖

pip install -r requirements.txt

3. 配置ABACUS

确保ABACUS在系统PATH中：

abacus --version

4. 准备赝势文件

mkdir pseudos
# 把赝势文件放到pseudos目录

5. 启动服务器

python src/server.py

MCP客户端配置

Claude Desktop配置

在Claude Desktop设置中添加：

{
  "mcpServers": {
    "abacus-mcp-server": {
      "command": "python",
      "args": ["/path/to/abacus-mcp-server/src/server.py"],
      "env": {"PYTHONPATH": "/path/to/abacus-mcp-server"}
    }
  }
}

Roo Code配置

1. 打开Roo Code设置
2. 找到MCP服务器部分
3. 添加上面的配置

使用示例

基础SCF计算

我想对硅晶体进行SCF计算，请帮我设置参数。

结构优化

我有个钙钛矿结构需要优化几何并计算带隙。

能带结构

计算石墨烯沿Γ-M-K-Γ路径的能带结构。

故障排除

我的ABACUS计算不收敛，SCF一直振荡，帮我看看。

使用指南

基本工作流

1. 准备赝势文件到 pseudos/ 目录
2. 在MCP客户端中描述你的计算需求
3. 服务器会自动设置参数并运行计算
4. 查看结果和建议

常用计算类型

硅能带结构计算

计算硅晶体的能带结构，晶格常数5.43 Å，沿Γ-X-L-Γ路径。

钙钛矿结构优化

优化BaTiO3几何结构并计算电子性质。

收敛问题诊断

我的MoS2计算不收敛，SCF在-150.5和-150.8 Ry间振荡，用的ecutwfc=80 Ry。

PyABACUS工作流

用PyABACUS分析原子轨道重叠，需要LCAO计算和重叠矩阵。

基本工作流

1. 创建结构

# 使用create_structure工具创建原子结构
structure = create_structure(
    formula_or_data="Si2",
    input_format="formula",
    crystalstructure="diamond",
    a=5.43
)

2. 验证输入

# 验证计算参数
validation = validate_input(
    input_params={
        "ecutwfc": 100,
        "scf_thr": 1e-6,
        "basis_type": "pw"
    },
    structure_dict=structure["data"]
)

3. 运行计算

# 执行SCF计算
scf_result = run_scf(
    structure_dict=structure["data"],
    input_params={
        "ecutwfc": 100,
        "scf_thr": 1e-6
    },
    kpoints_definition={
        "mode": "Monkhorst-Pack",
        "size": [4, 4, 4]
    },
    pseudo_potential_map={"Si": "Si.UPF"}
)

4. 分析结果

# 查看计算结果和建议
print(scf_result["data"]["interpretation"])
print(scf_result["data"]["recommendations"])

MCP资源

• abacus://system/status - 系统状态
• abacus://docs/input_parameters - 参数文档
• abacus://examples/scf - SCF示例
• abacus://calculations/{task_id}/results - 计算结果
• abacus://calculations/{task_id}/logs - 计算日志

配置

环境变量

export ABACUS_COMMAND="/path/to/abacus"
export PSEUDO_DIR="/path/to/pseudos"
export ABACUS_WORK_DIR="/path/to/calculations"

配置文件

创建config.json：

{
  "abacus_command": "abacus",
  "pseudo_base_path": "./pseudos",
  "work_directory": "./calculations"
}

故障排除

常见问题

ABACUS未找到

which abacus
abacus --version

赝势文件缺失

ls -la pseudos/

内存不足

• 减少ecutwfc值
• 使用更稀疏的k点网格

调试模式

export LOG_LEVEL="DEBUG"
python src/server.py

PyABACUS集成

安装

git clone https://github.com/deepmodeling/abacus-develop.git
cd abacus-develop/python
pip install .

使用

import pyabacus as m
s = m.ModuleBase.Sphbes()
result = s.sphbesj(1, 0.0)

主要工具

结构管理

• create_structure - 创建原子结构
• validate_structure - 验证结构
• convert_structure - 格式转换

计算执行

• run_scf - SCF计算
• run_optimization - 结构优化
• run_md - 分子动力学

性质分析

• calculate_band_structure - 能带结构
• calculate_dos - 态密度
• calculate_charge_density - 电荷密度

智能助手

• suggest_parameters - 参数建议
• diagnose_failure - 故障诊断
• validate_input - 输入验证

任务管理

• get_calculation_status - 计算状态
• list_recent_calculations - 最近计算
• get_calculation_results - 计算结果

许可证

MIT许可证，详见LICENSE文件。

支持

• GitHub Issues - 问题报告
• ABACUS官网 - 官方文档