
做科研任务时,我们常常会需要使用很多不同类型的软件来分析实验数据,通过大批量的计算得出假设,进而来验证我们的分析测试结果。
可以设想一下:如果能够只用一个软件就能批量分析和计算力学、电学、光学、分子动力学等相关物理量,减少在多个软件之间的切换,是不是就可以降低执行大规模高通量计算的门槛,从而提高科研实验工作效率?其实这种想法就是被国内外科研工作者应用的VASPKIT程序。
VASPKIT官方网址:https://vaspkit.com/
从80多个国家万余名研究者的科研利器,到近五年中国自然科学论文影响力榜首,西安理工大学自动化与信息工程学院(集成电路学院)电子工程系王伟教授团队研发的VASPKIT程序,实现了从“好用的科研工具”到全球计算材料科学“基石性设施”的华丽蜕变。

最新统计数据显示,VASPKIT核心论文自2021年10月发表以来,在2021—2026年间单篇引用量已突破6000次(谷歌学术统计超过7000次)。在同期全球约1379万篇论文中,该成果位列第33位;在以中国机构为第一署名单位的SCI论文中,被引频次高居首位。在物理、材料、化学三大交叉领域,该论文影响力更是跻身全球第二,进入全球学术影响力前0.0002%的“极窄区间”,展现出卓越的学术引领力。

这份耀眼的成绩,是王伟教授团队多年深耕的厚积薄发。回溯2020年初,VASPKIT刚上线时,便因解决了科研人员在多软件间切换的效率痛点,凭借简单友好、容易上手的优势快速出圈。从最初每周下载400余次、累计下载量约6万次,到如今月均下载稳定在3000次以上、月均引用超过200次,VASPKIT的影响力持续攀升。其用户已覆盖包括哈佛大学、斯坦福大学、麻省理工学院、普林斯顿大学在内的全球100多个国家和地区的顶尖科研机构。如今,VASPKIT已从一款“个人分享的小程序”,成长为与pymatgen、ASE齐名的计算材料学三大主流工具之一,成为推动领域发展的重要基础设施。
“高通量材料计算作为一种快速筛选和评估大量候选材料的方法,能够帮助深入理解材料特性和预测材料性能,然而目前仍然缺乏具有用户界面友好、学习成本低、跨平台运行和开箱即用等特点的易用型软件。”王伟教授介绍道,“程序比较好用,自然用的人就多了。”这是王伟教授对VASPKIT走红的朴素回答,而这背后,是无数个日夜对算法的打磨、对细节的较真。研发之初,源于自身科研中频繁切换软件的困扰,王伟教授自学编程整合程序,出于分享心态将其免费发布。为了优化一个功能模块、解决一个逻辑问题,团队常常耗费数天时间反复调试;从最初的物性基础分析,到如今能批量计算材料的结构、力学、电学、光学及分子动力学等物理量,VASPKIT的每一次升级,都紧扣科研工作者的实际需求。

VASPKIT高效工作流程示意图,展示了从预处理、执行VASP计算到后处理与分析的核心阶段
这份对“实用性”的极致追求,让VASPKIT收获了全球学术圈的高度认可。其功能介绍论文2021年发表于国际计算物理领域著名期刊《Computer Physics Communications》后,不仅早早入选ESI高被引(1%)和热点(1‰)论文,更成为我校他引频次最高论文;如今,该论文已被Science、Nature系列、JACS等顶刊引用近300次,从超导机制探索到新型催化剂筛选,VASPKIT成为全球顶尖实验室不可或缺的科研支撑。

近期,王伟教授受邀以唯一通讯作者身份在《Nature Protocols》撰写方法学指南,标志着VASPKIT实现了从“提供功能”到“制定计算流程标准”的身份跨越,让中国科研团队在底层计算生态系统构建中掌握了实质性国际话语权。

“这一成绩不仅是引用数字的积累,更是广大科研同行对我们工作的信任与重托。”在王伟教授看来,每一次论文引用的背后,都是一个科研问题的解决、一项科学发现的诞生,这份来自全球学术共同体的信任,比排名本身更具价值。而这份信任的建立,离不开团队始终秉持的“兴趣+坚持+分享”理念。

从最初的个人研发,到如今的团队协作,从VASPKIT的持续优化,到下一代智能化材料建模平台ATOMKIT的高速成长,王伟教授团队从未停下探索的脚步。
作为VASPKIT的“进阶之作”,ATOMKIT承袭了多年积累的算法美学与工程严谨性,更实现了技术的全新飞跃——它解锁了表面与界面工程、低维结构构建、缺陷与无序工程等10余种硬核晶体建模功能,以“搭积木”般的可视化操作,解决了DFT计算中结构构建的“最后一公里”问题,让科研人员告别繁琐脚本,实现原子级精准建模的“所见即所得”。

未来,ATOMKIT还将通过高通量计算、实时物理反馈与交互式建模,攻克更深层次的物理机制模拟难题,为全球科研界贡献更多具有实质性价值的“中国方案”。
从自学编程解决科研痛点,到打造全球科研工作者的“标准配置”,再到登顶中国自然科学论文影响力榜首,王伟教授团队的科研之路,是“把简单的事做到极致”的生动诠释。

延伸阅读

随着当今技术的快速发展,依赖于科学直觉与试错的传统材料研究方法已经无法满足当前的需求,成为限制社会进步的瓶颈。革新材料研发方法、加速材料从研究到应用的进程成为世界各国共同的需求。近年来,第一性原理计算在新材料研发取得巨大成功,该方法根据原子核和电子相互作用的原理及其基本运动规律,运用量子力学原理,经过一些近似处理后直接求解多体薛定谔方程,可对包括结构、力学、光学、电子、磁性和热化学性质在内的各种性质进行非常准确计算,从而使计算成为材料性质数据的主要可靠来源,并实现原子级别的精准控制,是现阶段解决实验理论问题和预测新材料结构性能的有力工具。而高通量计算材料设计是材料科学的一个新兴领域。通过将先进的热力学和电子结构方法与智能数据挖掘和数据库构建相结合,并利用当前超级计算机的强大功能,科学家可以生成、管理和分析庞大的数据库,以发现或筛选新材料。

秉持着一份热爱与责任
理想坚定 信念执着
不怕困难 勇于开拓
奋斗是青春最亮丽的底色
把每一件简单的事做好就是不简单
把每一件平凡的事做好就是不平凡
让我们为西理工的老师们点赞!
来源:党委宣传部

高招云直播