為什么我非常不建議購買和使用阿DF量子化學程序
為什么我非常不建議購買和使用阿DF量子化學程序
2019-Jun-2
網上偶爾看見有人問阿DF哪里買，該不該用之類的問題，每次去解釋太麻煩，我這里專門寫一個文章說說我對阿DF的看法。簡單一句話就是：絕對別買阿DF，絕對別用阿DF！
雖然我并沒怎么親自用過阿DF，也就是以前短暫玩過一把，但我根據我已知的關于阿DF的信息、阿DF手冊以及我的量子化學知識的積累，我不認為此文會有顯著誤導性。雖然可能有不準確的地方，但是我敢打包票95%說的都是正確的，足以論證我的關于“阿DF基本上沒有購買和使用價值”的觀點。本文對應于阿DF2019版的情況。
PS：后來筆者還了一篇文章批另一個黑心暴利程序：《為什么我非常不建議購買和使用D摩3量子化學程序》（http://www.shanxitv.org/508）。
1 非主流
從《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》（http://bbs.keinsci.com/thread-10100-1-1.html）的投票就可以清楚看出來，阿DF的用戶數目僅僅有Gaussian的一個零頭，在計算化學公社論壇、各種專業的量子化學QQ群里你也極少看到有阿DF用戶的討論，在網上也很少有介紹阿DF的使用經驗的帖子。本來阿DF的相關學習資源就很少，如果你還是個初學者，碰上阿DF的問題基本都找不到同行能給你解答。
在我來看，阿DF就像一個外星異類。如果你是一個初學者，從阿DF開始起步，那你就完全脫離大部隊了，未來將會孤單無助，前途坎坷，發文章很費勁。
2 價格高昂
阿DF具體價格我不清楚，官網上倒是有價格計算器，根據版本、核數、授權時間長度等等計算價格，不明碼標價。阿DF價格之高昂是出了名的，2019年5月的時候我聽群里一個剛買了的人說，居然5年要五萬塊錢！！！要知道，買在一個在量子化學界占有統治地位的Gaussian 16的Linux版的Site license才4330美元，也就是買5年阿DF的一半錢，還是永久授權，還不限CPU核數！你買阿DF的錢都足夠買一個Gaussian再加上一個很不錯的雙路服務器了（看《計算化學購機配置推薦》http://www.shanxitv.org/444）。
而Gaussian的整體價值比阿DF不知道高哪去了，對于所有常用功能，Gaussian的水準都有壓倒性的優勢。
3 支持的理論方法非常狹隘
阿DF僅僅支持DFT，其名字全稱就是“阿姆斯特丹密度泛函”。然而雖然阿DF的飯碗就靠DFT，但它的DFT卻做得很不怎么樣。
目前量化界用的大多數都是雜化泛函，尤其是算有機體系，是肯定要用雜化泛函的，而阿DF跑雜化泛函速度慢，而且好多重要功能都沒法結合雜化泛函和meta-GGA做，局限性極大！
阿DF對雙雜化泛函更是完全不支持！然而雙雜化泛函如今用得越來越普遍，精度明顯比普通泛函高一個檔次，此文簡單提了：《簡談量子化學計算中DFT泛函的選擇》（http://www.shanxitv.org/272）。免費的ORCA程序甚至都可以在普通的雙路服務器上結合中等偏上的def2-TZVPP基組對200個原子的體系計算雙雜化泛函的能量，而阿DF連算都不能算，真是可笑。
對于高精度計算領域，CCSD(T)是最常用的，然而別說CCSD(T)這樣高階后HF方法了，阿DF連后HF方法中最低檔次的MP2都不支持！
阿DF甚至就連雜化泛函（比如B3LYP）的解析Hessian都不支持，這真是無比坑爹。這意味著什么？本來阿DF的雜化泛函就慢，只能靠有限差分計算Hessian，因此用B3LYP算個哪怕幾十原子體系的頻率都能比Gaussian慢兩個數量級！然而需要算Hessian的地方在實際應用研究中可謂無處不在，比如算振動光譜、驗證極小點優化是否充分、驗證過渡態找沒找對、產生IRC等等。阿DF到現在連雜化泛函的Hessian這種能量的二階導數都不支持解析的，而Gaussian都早已支持到三階解析導數了，你看看這差距。
由于阿DF自身架構、底子的差勁，如上所述對稍微像樣點的理論方法都支持不好或者根本不支持，以后也不太可能有顯著改進，然而理論計算界對精度的要求則是逐漸水漲船高。你想想用阿DF能有前途么？如果你用阿DF算有機體系時還抱著幾乎都沒人用的純泛函不放，文章發的出去么？你用阿DF的話，審稿人嫌計算級別低，讓你跑個雙雜化泛函，你想想到時候怎么辦？花了大價錢買個程序，最后在像樣的期刊上文章都發不出去，窩囊不？
4 不支持主流的高斯型基組
阿DF用的是如今極為罕見的STO（Slater型軌道）作為基函數，然而要知道，如今幾乎所有量子化學程序用的都是GTF（Gaussian型函數）作為基函數。大家平時在文章里看得到的那些基組，比如6-31G*、def2-TZVP、cc-pVTZ等等，無一例外也全都是基于GTF定義的基組。你如果用了阿DF，那些基組你一個也用不了！你想重復已有文章里的數據根本沒法嚴格重復！審稿人若建議你用某個基組來做計算，你屆時都根本沒法算！阿DF用的基組都是那些作者自己搞的，簡直就像一個閉關鎖國的國家，與外界完全不兼容。
5 沒法結合Multiwfn做分析
做應用性量子化學計算研究，光是會算是不夠的，只是給出能量、結構、光譜這些數據，往往會顯得很膚淺、文章很不充實。只有在分析討論下功夫，才能讓文章充實、挖掘出各種有化學意義的信息，這就需要做波函數分析。Multiwfn應當很多人都聽說過，主頁是http://www.shanxitv.org/multiwfn，是目前功能最全面的波函數分析程序，被使用非常廣泛，對實際化學問題的計算研究有極高的價值，相關信息看《Multiwfn FAQ》http://www.shanxitv.org/452、《Multiwfn入門tips》http://www.shanxitv.org/167、《Multiwfn波函數分析程序的意義、功能與用途》http://www.shanxitv.org/184。
然而，阿DF由于用的是STO基函數，而Multiwfn則不支持這種非主流類型的基函數（而且永遠也不會支持），因此阿DF的用戶將喪失結合Multiwfn做波函數分析的機會。看著Gaussian、ORCA等主流量化程序的用戶在文章里做各種漂亮、上檔次的分析，阿DF的用戶只有眼饞的份兒。雖然阿DF也不是不支持波函數分析，但它帶的那點分析功能比Multiwfn差遠了。
6 不支持贗勢
贗勢對于通過量子化學研究重元素幾乎離不開，見《贗勢的函數形式以及在量子化學程序中定義的方式》（http://www.shanxitv.org/188）。然而阿DF就連贗勢這如此重要的特征都不支持，碰上重元素只能做全電子計算。雖說阿DF也支持所謂的凍核方式不把內層軌道納入變分來降低耗時，但也比使用贗勢的做法明顯要高，而且使用相對論贗勢的話還可以等效地把標量相對論效應免費地體現出來。
7 總結
除上述外，阿DF相對最主流的Gaussian程序的缺點還一大堆，比如阿DF都不支持PCM溶劑模型，其支持的COSMO相當于PCM的最糙的近似，而Gaussian支持的IEFPCM則是PCM最理想的實現。阿DF各種各樣的缺點太多，限于篇幅就不再多提了。
在我來看阿DF真是黑得要死，以這個程序的真實水準，打1、2折我看還差不多。阿DF屬于典型的高度商業化的程序，完全向錢看，這類程序就是專門推銷給那些人傻錢多的外行人。那些人還完全沒有入門、沒有基本的知識和辨別能力，然而他們往往又急著算出點東西。高度商業化程序就瞄準了這些人，積極給他們推銷，把程序包裝得光鮮無比，灌輸給他們一種“阿DF是最強、最完美的量化程序”的錯覺，顯然總有些新人會上鉤。你去隨便問問長期做量化的內行，或者你去主流計算研究的期刊看看（比如JCTC、JCC、PCCP、JPCA），能找到幾個用阿DF的？
阿DF程序本身，以及阿DF的死忠粉，在我來看都是異類。如果有阿DF的用戶問我計算化學問題，我肯定不愛搭理，除非棄用阿DF，改邪歸正。
只要你把Gaussian以及免費的ORCA和Multiwfn都用熟了，那真是能在功能和速度上從各個方面把阿DF吊打得體無完膚。
有的人可能覺得，反正我經費多的是，不差錢，買就買了，買了不用也無所謂，別人沒理由說三道四。但你想想，你的這些科研經費都是老百姓的血汗錢，拿這些錢養肥了那些暴利的程序，良心不會痛么？
8 關于有些人以為只能用阿DF做的事
有人買阿DF是確實有目的的，他們以為有些功能確實是只有阿DF才有，或者只有阿DF才做得比較好、比較易用。然而這都是因為信息不對稱而造成的錯覺。下面挨個說一下阿DF能做的一些看似是特色的功能都有什么免費的替代品。
? TDDFT的旋軌耦合：有人買阿DF是為了算TDDFT下的旋軌耦合，然而在這篇文章里，介紹了用又快又免費又好用的ORCA算旋軌耦合：《使用ORCA在TDDFT下計算旋軌耦合矩陣元和繪制旋軌耦合校正的UV-Vis光譜》（http://www.shanxitv.org/462），這使得阿DF這部分功能瞬間喪失價值，相信只有沒看過此文的人才可能為了算這個而買阿DF
? 計算磷光壽命：Dalton可以通過響應函數方式計算磷光壽命，這是目前所有程序里對磷光壽命計算最理想的實現方式，Dalton的作者之一是磷光計算方面的權威，還專門發了磷光計算的Chemical Review，見Chem. Rev., 117, 6500 (2017)。Dalton雖然表面上有點難用，但在計算化學公社論壇（http://bbs.keinsci.com）的量子化學版的Dalton分類里都有現成的模板可用，把自己的坐標套進去就能算，怎么安裝Dalton在《量子化學程序Dalton的編譯方法和運行方式簡介》（http://www.shanxitv.org/463）里也有清楚的介紹。買阿DF來算磷光壽命明顯是瞎花錢
? ETS-NOCV：阿DF老喜歡鼓吹自己沒什么可吹的功能，如ETS-NOCV，其本身意義在我來看也不大，不過由于是阿DF作者自己提出來的所以老被阿DF拿來說事。如今ORCA也支持ETS-NOCV了，還買阿DF干啥？
? 二分量相對論計算：雖然也算個阿DF的特色，但免費的Dirac同樣支持，其實一點也不復雜，而且還支持更高級的四分量相對論計算。此外，其它支持二分量的程序也不少，比如Turbomole、Bagel（免費）等
? 能量分解：阿DF支持Morokuma形式的能量分解，然而免費的GAMESS-US同樣支持，而且其支持的LMO-EDA還更為普適。另外，如果是弱相互作用能量分解，免費的PSI4的SAPT能量分解功能極其好用，而且明顯比阿DF這種可靠得多、結果有意義得多。能量分解相關信息看《Multiwfn支持的弱相互作用的分析方法概覽》（http://www.shanxitv.org/252）中的相應部分。
? ReaxFF力場：免費的Lammps也支持ReaxFF反應力場，被大量文章使用。目前做ReaxFF最主流的程序就是Lammps，而絕對不是阿DF
? CDFT：我在《談談約束性DFT (CDFT)》（http://www.shanxitv.org/271）說了，免費的NWChem對CDFT就支持得很好也很易用。
? 計算電荷轉移積分：有很多現成的免費程序可用，見http://bbs.keinsci.com/thread-1732-1-1.html，筆者很快也會發布一個免費好用的電荷轉移積分的計算程序，因此根本沒必要買阿DF
還有阿DF很多其它的功能，都是阿DF的人一吹，讓外行人會覺得“好厲害哦”，其實懂行的人都知道要么根本沒什么可吹的，要么都是有其它現成的甚至更好的替代品。
9 初學者適合阿DF？
有人以阿DF的圖形界面好，對初學者來說很容易上手，因此初學者應該學阿DF，這是大錯特錯！！！Gaussian御用的圖形界面GaussView好用得很，阿DF的圖形界面在建模方面更是不可能比GaussView好用。而且Gaussian的輸入文件是所有量化程序里最簡單的，沒有之一，手寫Gaussian關鍵詞極其容易，比阿DF的簡單多了。而且北京科音每年都開設初級量子化學培訓班，詳見《談談學量子化學如何正確地入門》（http://www.shanxitv.org/355），參加后可以迅速上手Gaussian計算。可以說在所有量子化學程序里，沒有比Gaussian更好學的了，絕對沒有比用Gaussian更快的上手捷徑了。
此外，阿DF的圖形界面在顯示效果和設定靈活度方面被免費好用的VMD吊打，比如可以看看這些VMD顯示的效果：《在VMD里將cube文件瞬間繪制成效果極佳的等值面圖的方法》（http://www.shanxitv.org/483）、《通過獨立梯度模型(IGM)考察分子間弱相互作用》（http://www.shanxitv.org/407）、《使用Multiwfn+VMD快速地繪制靜電勢著色的分子范德華表面圖和分子間穿透圖》（http://www.shanxitv.org/443）、《使用Multiwfn+VMD快速繪制高質量分子軌道等值面圖》（http://www.shanxitv.org/447）、《巨大體系的范德華表面靜電勢圖的快速繪制方法》（http://www.shanxitv.org/481）、《使用Multiwfn+VMD以原子著色方式表現原子電荷、自旋布居、電荷轉移、簡縮福井函數》（http://www.shanxitv.org/425）。