老司机分享学习方法：用一个案例学系列技能

不少同学在学习计算模拟过程中存在难以形成战斗力的情况，典型表现有三：模型难形成、计算不顺畅、数据看不懂。老司机结合个人学习经验，分享一二，文末会提供我推荐的学习方法（吃透一个案例，学习系列技能 - 让学习事半功倍的学习方法）。

模型不知如何下手？

我在过去20多年的计算模拟实践中犯过很多错，如果进行统计归纳，模型错误几乎占据了1/3，而几乎所有错误有一个共同的特点：缺乏对所研究问题的深入理解。模型是为问题而生，并非存在一个放之四海而皆准的样板。正因为此，我总结了QMS建模的思路，简单地说：吃透问题，抓住核心特征，大胆简化。感兴趣的朋友可以看一下这个视频：

建模过程中，常常会有意或无意犯典型错误是谋求和实际样品一模一样（大小、形状、表面缺陷、杂质浓度等），这种模型或许更接近真实样品，但实际计算操作上，几乎不具有可行性。因为这个缘故，提前对问题做拆解，区分主要次要，吃透实验背景（样品制备、测试条件、表征数据等）非常重要。

计算不顺畅

每个计算，我们都期望提交计算到出结果，都很丝滑，实际上只有少数情形是这样。在实际操作中，往往会存在“自洽计算不收敛”、“结构显著变形”、“模型严重偏离”、“计算结果与实验严重不符”等，这是常态！计算需要反复调试，尤其是某些体系存在特殊作用时，例如电子强相关、磁序分布与磁交换、空位电子局域化、构型测试等。这里不仅考验计算人员理论功底和操作能力，也考验我们的心理素质。我几乎每隔一段时间，都会有同学跟我求助，声称自己要奔溃了。其实我自己也有类似经历，比如去年有篇合作的一篇论文，多大数十个结构因为K点设置不当，审稿人要求全部重算。感兴趣的同学可以看看这个视频

每个研究者有自己独特的经历和知识结构，强弱优势各有差异，能很好的了解自己并及时补充短板，对于初学者非常关键。

数据不会看

这几乎是计算初学者必经的困苦阶段！辛辛苦苦算了大量数据，有些甚至请代算获得了系列图标，但不知道如何讲数据和自己要研究的问题关联起来。其中一个原因就是物理化学的底子薄，不知道具体数据背后代表的概念和逻辑，例如能带和态密度的差异、差分电荷和局部电荷的应用、功函数与费米能以及前线能级的关系等。另外一个是不知道自己需要用计算来解决什么，即标的不清，这种问题主要源于计算范式没有建立起来。上述问题，好像修炼武功的人，缺乏内力，空有一些招术，这样就表现出“有数据但不敢分析”、“数据和概念貌合神离”等。一种有效训练方式就是加强数据和概念/理论的融合，这也是老司机反复强调三合一学习的关键。加强了理论基础，不仅能帮助我们合理选择方法，也能迅速抓住数据背后的物理化学概念与核心结论，这样就能真正看得更深。三合一学习可以看看我之前的视频

鉴于此，老司机尝试设计一种新的学习模式：案例带动技能的学习，全程实际操作，把近20个技能融入到一个案例的学习，囊括建模、结构优化、自洽收敛分析、能量分析、自由能计算、表面吸附、构型测试、磁矩测试、梯度收敛、力收敛追踪、单金属原子计算、块体结合能、Bader电荷、态密度投影、差分电荷、分子轨道、前线轨道、小分子活化、自旋密度可视化、局域能级可视化、电子局域化（磁矩法）、Walsh图、CO2还原、吸附参考态、d轨道晶体场分裂等。目的只有一个：用最短的时间，把一件事做透，把尽可能多的知识点通过一个案例融会贯通！如果这是您需要的，关注老司机6月案例教学法（加微：jisuanlaosiji)，全程跟你一起练习。课表近期在老司机交流群和公众号会公布详细内容。

坏消息是：这个练习有作业，课堂结果需要你能重复出来！