2018年度計算化學公社杯最常用的量子化學程序和DFT泛函投票結果統計

注：2021年的統計結果見《2021年計算化學公社論壇“你最常用的計算化學程序和DFT泛函”投票結果統計》（http://www.shanxitv.org/599）

在2018年4月16號，在著名的計算化學公社論壇(http://bbs.keinsci.com)開展了為期一個月的“你最常用的量子化學程序投票”（http://bbs.keinsci.com/thread-9713-1-1.html）和“你最常用的DFT泛函投票”（http://bbs.keinsci.com/thread-9712-1-1.html）。現對投票結果進行總結和評論。未來可能每隔一兩年重新舉行一次投票。

1 你最常用的量子化學程序投票

可投程序有20種，投票者共233人，按照得票數目繪制的云字圖如下，得票太少的被忽略了
本投票每個人最多選三項，且所投的程序必須占平時全部研究工作的10%以上。按照得票率繪制的圖如下
由圖可見，每10個量化工作者里就至少有9個人頻繁使用Gaussian，得票率遠遠甩開其它程序。Gaussian在整個量化程序界的流行程度占據絕對主導優勢，這個狀況在十年內應該不會有太大改變。ORCA是除了Gaussian外用戶最多的程序，發展勢頭良好，從統計看已經有約1/5的普通量化研究群體開始在日常研究中使用ORCA。有很多人認為ORCA正在威脅Gaussian的地位，但在短期內還不足以與之抗衡，畢竟ORCA雖然比Gaussian在不少地方有巨大的優勢，但在大部分量化研究者需要的諸多功能上還有很大空白，諸如連十分重要的IRC都沒有，meta系列泛函連二階解析導數都不支持（而Gaussian都支持到三階了），而且也缺乏gview那樣的極佳的專屬可視化工具。

令我稍微有點意外的是Dmol3的用戶比我預想的多，居然能排到第三位。對于孤立體系（分子、團簇），筆者強烈不建議購買和使用Dmol3（注：后來我專門寫了一篇文章全面表明我對此的觀點http://www.shanxitv.org/508），又貴又弱又封閉，還根本沒法結合Multiwfn做各種分析。要想圖純泛函計算速度快應當用ORCA，圖功能完整、全面應當用Gaussian。我相信Dmol3的用戶當中很大一部分都是初學者被忽悠才用的。ADF的得票率能排到第四，也高于我的預期，我對ADF的看法和對Dmol3類似。我相信Dmol3和ADF的用戶比率在以后一定會下降，因為以后免費的程序會越來越優秀，這倆程序目前看來是優勢的點會逐漸喪失。此外，由于其它軟件的教學資源越來越豐富，且有計算化學公社和思想家公社QQ群等交流平臺，用戶間交流越來越便利，因信息不對稱被忽悠而買這倆程序的人應當會越來越少。有一篇文章http://www.shanxitv.org/489，十分建議不了解ADF卻又對之好奇、甚至有購買欲望的人閱讀一下。
 
Molpro得票率只有約5%，這很合乎現狀，畢竟不同程序支持的方法側重點不同，Molpro重點在MCSCF/多參考，現在大部分人都用DFT因此不會去用DFT做的不理想的Molpro。預計在未來，Molpro用戶的比率應該也不會有太大變化，但有可能會因為免費的ORCA的沖擊，以及Molcas的免費版OpenMolcas、Molcas@UU的推出而喪失一些。

GAMESS-US雖然知名度非常高（在早年應該說知名度僅亞于Gaussian），而且是綜合性程序，但用戶比率如今卻非常低，可見早已失勢。GAMESS-US近年來發展緩慢，呈老態龍鐘狀態，而且免費且強大的ORCA的迅速崛起，再加上GAMESS-US使用頗復雜，如今的年輕人也不愛這類刻板、古董風格的程序，GAMESS-US以后的市場必定會越來越小。GAMESS-US雖然在一些功能上也有優勢，但那些功能都不是一般量化研究者用得到的。事實上，從計算化學公社論壇量化版的GAMESS-US分類的帖子來看，現在用GAMESS-US的大多都是要做LMO-EDA能量分解計算的人，如果等什么時候這個優勢也被其它程序徹底取代，GAMESS-US就會加速滅亡。

MOPAC以其對半經驗方法的全面支持和高效，有4%的人在用，比較正常。但隨著越來越多的人認識到做類似半經驗DFT的GFN-xTB方法的xtb程序的好處，MOPAC的地位恐怕要不保。但MOZYME還是MOPAC的獨家優勢。

Q-Chem一直處于不溫不火的狀態，年引用次數也就區區六七百，這次從投票情況看用戶數目也確實就Gaussian一個零頭。不流行主要在于Q-Chem定位和Gaussian一樣，雖然也有一些Gaussian沒有的優勢，但是這些優勢對一般用戶并不重要，而相對于Gaussian來說又有很多不足，再加上ORCA火了，尤其是曾經Q-Chem引以為傲的TDDFT二階解析導數在Gaussian16里已經有了，Q-Chem以后的生存應該比較困難。這程序不收費都未必有很多人用，更別說還是收費的，而且license和機子綁定，用戶體驗的機會都不多（雖說可以申請試用）。

有點意外的是Firefly雖然不流行，但竟然可憐到一票未得。而HyperChem這個給本科生教學用的程序竟然還都得了一票。PSI4的用戶之少也超過預期，畢竟PSI4在SAPT等方面還是很有價值的，卻居然只有1票。NWChem、Molcas、Dalton的得票率和預期的一致，用戶數都不多，都是少部分人沖著它們的特色功能去的。

2 你最常用的DFT泛函投票

可投泛函有20種（明顯感覺不會有多少人用的泛函就沒納入可投范圍），投票者共299人，按照得票數目繪制的云字圖如下，得票太少的被忽略了
本投票每個人最多選三項，且所投的泛函必須占平時全部研究工作的10%以上，帶不帶DFT-D3校正算同一個泛函。按照得票率繪制的圖如下

投票期間一開始B3LYP和M06-2X咬得很厲害，齊頭并進，結果后來姜還是老的辣，B3LYP最終依然保住了流行程度的No.1的寶座。畢竟M06-2X跟B3LYP比，速度慢，對積分格點要求高，而且D3彌補了B3LYP以往的一個重大軟肋，再加上以后還有其它泛函出來，因此我感覺M06-2X的得票率如今已經飽和了，以后超過B3LYP的可能性不是很大。

ωB97XD（含ωB97X）、PBE0、PBE這回得票率非常接近，僅次于M06-2X，這是情理之中。ωB97XD和同年的M06-2X比，有種“既生瑜何生亮”的感覺，要是沒有M06-2X把它的市場份額搶了的話，ωB97XD如今的流行程度應該會更高。

M06得票率符合預期，有一定市場，但還不算很流行，跟M06-2X沒得比。M06L的用戶比預期少得多，本以為和M06能差不多。MN15號稱普適性好，但還不成氣候，一方面是G16才支持，另一方面是這種各個方面都還成，但又都不突出的泛函，很難克服用戶的“替換成本”流行開。

TPSSh和TPSS知名度也挺高，雖然如今算不上流行，但本以為也能有個大約2~3%的得票率，沒想到現狀很慘淡，TPSSh一票，TPSS三票。其實這倆泛函算過渡金屬還是可以的。

B97系列和BH&HLYP也都很慘，其實還是有用武之地的。LC-ωPBE有些人用，估計大多都是沖著ω調控去的。BP86和BLYP這倆GGA泛函得票率比同為GGA的PBE低那么多，感覺有點意外，其實這倆泛函用處是很大的，BP86公認是經典的算配合物的泛函，而根據GMTKN55的測試，BLYP結合D3在GGA泛函中算弱相互作用是幾乎最好的，很適合在ORCA中開RI算大體系弱相互作用，希望這倆泛函的價值別被低估。CAM-B3LYP在非主流泛函里算是混得不錯的，這和它適合算大共軛體系激發態以及(超)極化率有密切關系。

APFD這回丟人丟大發了。此泛函在exploring第三版里被強行推銷，幾乎所有計算都用APFD，結果沒成想，一票未得，說明爛泛函怎么推都沒用。