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第548章 科技入侵,材料先行

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  「不要解整个矩阵,我们要用叠代法,在这个子空间里,把哈密顿算符投影上去,只对角化一个小得多的矩阵,然后扩充子空间,直到收敛。」
    他快速写下了算法的残差向量修正公式,这实际上是直到1975年才会被化学家ErnestDavidson正式发表的算法核心。
    「这叫做预处理,通过这个修正,我们不需要0(N^3)的时间,我们只需要0
    (N^2)甚至接近0(N)的时间就能找到基态,对于大体系,这是生与死的区别。
    」
    「最后,自洽场的收敛。」林燃擦掉了右边的板书。
    台下的研究人员手在笔记本上的记录速度已经要快出残影了。
    「现在的DFT计算,每一次叠代产生的输出电荷密度P—out,你们是怎麽混合到输入Pin里的?简单的线性混合?」
    林燃发出轻蔑的笑声:「这简直是幼儿园水平,如果系统处于金属—绝缘体相变的边缘,线性混合会让电荷密度像钟摆一样永远震荡,永远不收敛。」
    「我们需要把这看作一个寻找函数零点的优化问题。」
    「用牛顿法?太贵,雅可比矩阵太难算。所以,我们要用拟牛顿法,或者叫布罗伊登混合。」
    他写下了着名的更新公式,利用前几次叠代的历史数据来近似雅可比矩阵的逆,「利用过去的数据来修正前进的方向。这能把原本需要100步才能收敛的叠代,压缩到10步以内。」
    写完这三个部分,黑板已经被密密麻麻的数学符号填满。
    林燃扔掉手中的粉笔头,粉笔灰在空中划出一道弧线。
    他转身面对台下目瞪口呆的工业界顶尖科学家们。
    「先生们,总结一下:用范数守恒赝势减小矩阵维度,用戴维森叠代提取低能本徵态,用布罗伊登混合加速自洽循环。」
    「这不是物理学,这是应用数学的胜利。」
    「这就是为什麽我敢说,只要按照这个范式,哪怕是现在的计算机,去计算未来的材料也勉强够用。」
    IBM的专家们此时已经站了起来,他们作为行家,一眼就看穿了这套「组合拳」的恐怖之处。
    它完美地避开了内存小丶速度慢的所有短板。
    「教授」IBM代表问,「子空间叠代的预处理算子,你建议用对角占优的近似吗?」
    「对,」林燃点了点头,眼神中流露出赞许,「对角占优,如果是平面波基组,就在动能算符上做文章,看来你懂了。
    「回去写代码吧。给你们六个月时间,把这套算法写进FORTRAN库里,谁先做出来,我就把第一台Cray原型机的订单给谁。」
    此时,偌大的会议厅里,没有问题,只有掌声,掌声从台下往后蔓延,席卷了整个会议厅。
    所有人的脑海中闪过的念头大差不差:盛名之下无虚士,不愧是教授,轻而易举地将计算材料学推到了全新的范畴。
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