Exabyte.io使用マニュアル¶

このページでは、Exabyte.ioの操作方法を紹介します。

項目¶

使用前設定¶

Exabyte.ioを使用する上での設定について説明します。

Exabyte.ioアカウント作成方法¶

Exabyte.ioのアカウントを作成する方法を説明します。

1 EXABYTE.IO 登録ページへアクセス　←クリック

2 メールアドレスを入力し、I’m not robotにチェックを入れて質問に解答。その後、send verification codeをクリック

3 同じ画面でメールアドレス宛に送信された認証コードを入力

4 自身の情報を記入、記入後「Register ->」をクリック

5 登録が完了すると無事サインインすることができます。

残高から計算額をチャージする場合¶

ここでは、Exabyte.ioにチャージした額から、計算額を割りふる方法を説明します。

チャージ残高から計算のBalanceに追加する場合は、「Billing & Payments」を選択します。

「Payment Methods」のタブから、チャージ金額、残高、有効期限など確認することができます。

残り残高から、計算額のBalanceを増やす場合、Balanceの横にある「Apply Credit」を選択します。

チャージしたい額を選択し、「Add Credit」で指定した額が追加されます。

EXabyte.ioのリンク先

EXabyte.ioの事例集

ストレージ量を追加する場合¶

ここでは、Exabyte.ioにチャージした額から、ストレージを増やす方法を説明します。

残り残高から、ストレージを増やす場合、Balanceの横にある「Add Storage」を選択します。

下記のウィンドーが表示されます。

ここでは、10GB追加する手続きを行ないます。その場合は、10GB Storageを選択し、「Request Storage」を押します。

リクエストを行なうと、右下にリクエストを行なったことを示すメッセージが表示されます。

申請した個人のメールアドレスに、下記のようなメールが届きます。

その後、Exabyte社から追加した旨の知らせが届きます。

実際に、追加したかどうかを確認する場合は、左メニューの「Dashboard」を選択します。

１０ＧＢ追加され、５０ＧＢから６０ＧＢになっています。

表示が更新されていない場合は、右上のリロードボタンを押してください。

Note

任意の計算サーバーのストレージを追加する事が可能ですので、追加リクエスト確認メールに、どの計算サーバーに追加して欲しいか記載すれば可能です。

組織アカウントにユーザ追加¶

組織アカウントにユーザを追加する方法を説明します。

右メニューの「Account Preferences」から行います。

メニュー「PEOPLE」の右上にある青のプラスボタンから追加します。

虫眼鏡の欄で、追加したいユーザ名を検索します。

追加したいユーザが検索することができたら、チェックを入れ右上の「Select Items」ボタンを押します。

追加されたユーザに権限を付与したり削除する場合は、ユーザの右にある選択メニューから行います。

申請した個人のメールアドレスに、下記のようなメールが届きます。

workflow名	詳細
Remove	組織アカウントからユーザ削除
Open	ユーザ情報表示
Make admin	管理者権限付与
Revoke admin	管理者権限削除

チームの作成方法¶

組織アカントの下に、チームを作成しグループ管理することができます。

ここでは、チームの作成方法を説明します。

チームを作成する場合、TEAMSの項目を選択します。

Createボタンを押します。

チーム名や権限の設定を行います。

項目名	詳細
read	読み込み
edit	書き込み
comment	コメント追加
execute	計算実行

全ての権限を与える場合には、全て選択します。

作成ボタンを押すと、作成したチームが追加されます。

作成したチームにメンバーを追加します。追加するチームのPEOPLEからメンバーを追加します。

参加させるメンバーを選択

アクセス可能なプロジェクトを設定する。

EXabyte.ioのリンク先

EXabyte.ioの事例集

第一原理計算GUIとクラウド計算¶

モデル作成¶

Exabyte.ioを用いてた結晶データ取得、計算モデル作成について説明します。

セルタイプの表示設定¶

ここでは結晶データを可視化する際に、ユニットセルもしくはプリミティブセルの設定方法を説明します。

Account profileのPreserenceのAccount Settingsで設定を行います。

Cell Type	詳細
Conventional	ユニットセル、一般的な表示
Primitive	プリミティブセル

EXabyte.ioのリンク先

EXabyte.ioの事例集

プリミティブセルとコンベンショナルセル変更¶

ここではプリミティブセルの結晶構造からコンベンショナルセル（ユニットセル）を作成する方法を示します。

今回はデフォルトのSiで説明します。

Material designerのEDITの”Use Conventional Cell”を選択します。

ユニットセルから、　コンベンショナルセルに変更されます。

EXabyte.ioのリンク先

EXabyte.ioの事例集

Material Projects から結晶データ取得¶

ここではMaterial Projectsから結晶データを取得する操作を説明します。

まず初めに、Materialsの項目を選択します。

次に、Importの項目を選択します。

Import Materilsの画面が現れたら、元素記号や構造式を入力すると、自動的にMaterials Projectsのデータベースにつなぎ検索されます。

例では、”Al2O3”を検索した結果を示します。画像には検索したAl2O3の一部が表示されています。

検索した結晶データを取得するには、ダウンロードしたい結晶データを選択した後、Importボタンを押すと自動的にダウンロードされます。

取得した構造は、個人のMaterialsに保存されます。

取得した構造を可視化する場合には、見たい結晶項目を選択クリックで可視化されます。

EXabyte.ioのリンク先

スーパーセルの作成¶

ここではスーパーセルの作成方法を説明します。

まず初めに、Materialsの項目を選択し、青い＋ボタンを押します。

スーパーセルにしたい結晶構造をimportした後、「ADVANCED」の「Supercell」を選択します。

下記のようなスーパーセル作成用のウィンドウが現れます。①はX方向、②はY方向、③はZ方向へのスーパーセルを作成する値を入力します。

入力したスーパーセルが作成されます。例は３ｘ３ｘ３にスーパーセルを作成した図です。

保存したスーパーセルは、個人のMaterialsに保管され、デフォルト名で保存した場合はスーパーセルにした方向が名前の後ろにつけ加えられます。また選択すれば可視化することができます。

EXabyte.ioのリンク先

スラブモデルの作成¶

ここではスラブモデルの作成方法を説明します。

まず初めに、Materialsの項目を選択し、青い＋ボタンを押します。

スーパーセルにしたい結晶構造をimportした後、「ADVANCED」の「surface/slab」を選択します。

下記のようなスラブモデル作成用のウィンドウが現れます。

項目	詳細
Miller h	ミラー指数hの値
Miller k	ミラー指数kの値
Miller l	ミラー指数lの値
Thickness in laysers	スラブの厚さ
Vacuum ratio	真空層の占める割合
Spercell dimension X	X方向のスラブの大きさ
Spercell dimension Y	Y方向のスラブの大きさ

下記のように、111面表面、スラブ層は3層、真空層の割合を0.4、x方向およびｙ方向に2倍のスーパーセルとして作成します。

入力した情報を基に、スラブモデルを作成します。

保存したスラブモデルは、個人のMaterialsに保管され、デフォルト名で保存した場合は作成した面方位が名前の後ろにつけ加えられます。また選択すれば可視化することができます。

EXabyte.ioのリンク先

真空領域の変更¶

ここでは作製したスラブモデルの真空領域を変更する方法を説明します。

スラブモデル機能を使い、モデルを作製します。

|　座標系を「Cartesian Units」にし、座標をコピーしておきます。

次に、ユーザが設定したい真空領域を入力し、セルに適応させます。

セルを変更すると、Crystal Units座標系のため、原子位置が変更になりますが、事前にコピーしておいたCartessian 座標を貼り付けることで正しい座標になります。

ユーザが指定した真空領域モデルに変更されます。

EXabyte.ioのリンク先

EXabyte.ioの事例集

組み合わせモデルの作成¶

ここでは`EXabyte.io <https://exabyte.io/>`_ の機能の”Combinatorial Set”の組み合わせモデル作成方法を説明します。

まず初めに、Materialsの項目を選択し、青い＋ボタンを押します。

組み合わせモデルを作成したい結晶構造をインポートした後、「ADVANCED」の「Combinatorial Set」を選択します。

EXabyte.ioのリンク先

ワークフロー作成¶

Exabyte.io上で用いるWorkFlowのbankからの取得、コピー、および新規作成について説明します。

ワークフローのコピー¶

ここでは公開されているWorkFlowをコピーする方法を説明します。

Exabyte社が用意したワークフローを取得するには、右メニューのBankのWorkflowsを選択します。

行ないたい計算のworkflowを検索します。ここでは、構造最適化するためのworkflowを検索しています。

作成者がcuratorsのものがExabyte社が用意したものです。Copyとすることで、自分のwaorkflowに格納されます。

2019年7月現在で、下記のworkflowが使用可能になっています。

workflow名	詳細
Total Energy	エネルギー計算
Fixed-cell Relaxation	構造最適化
Variable-cell Relaxation	セル最適化
Band Structure	バンド構造
Band Structure - HSE	バンド構造　HSE
Band Gap	バンドギャップ
Band Gap + DoS - HSE	バンドギャップ、状態密度、HSE
Plasmon-Pole GW Band Structure + Band Gap	Plasmon-Pole近似　GW　のバンド構造、バンドギャップ
Full Frequency GW Band Structure + Band Gap	GW　のバンド構造、バンドギャップ
Density of States	状態密度　DOS
Band Structure + Density of States	バンド構造とDOS
Electronic Density Mesh	電子密度図
Phonon Density of States	フォノン状態密度
Phonon Density of States + Dispersions	フォノン状態密度と分散
Zero Point Energy	ゼロ点エネルギー
Surface Energy	表面エネルギー
Effective Screening Medium (ESM)	ESM法での1点計算
Effective Screening Medium (ESM) Relax	ESM法下での構造最適化
Nudged Elastic Band (NEB)	反応経路計算　NEB計算
ML: Train Model	機械学習モデル作成

ワークフローの作成¶

ここでは独自でworkflowを作成する方法を紹介します。

第一原理計算 (QuantumESPRESSO)¶

擬ポテンシャルの追加¶

Exabyte.ioに設定されていない魏ポテンシャルを使用する場合について説明します。

作成中のジョブから擬ポテンシャルを追加¶

ジョブ作成中にExabyte.ioに設定されていない擬ポテンシャルを追加するには、workflowの擬ポテンシャルのアップロードから行います。

アップロードする擬ポテンシャルの情報を設定する画面が現れます。

workflow名	詳細
Element	元素
Approximation	GGA、LDA、Otherから選択
Functional	PBE、PBESOL、PW91、Otherから選択
Method/Type	PAW、NC、USから選択
Application	Quntum ESPRESSO、VASPから選択

例えば、Si原子のノルム保存型の擬ポテンシャルをアップロードする場合は下記のようにします。設定が終了したらSaveボタンを押します。

アップロードした擬ポテンシャルがリストボックスに追加されます。

Workflowから擬ポテンシャルを追加¶

Workflow作成画面からExabyte.ioに設定されていない擬ポテンシャルを追加する方法について説明します。ここでは、Total Energyのワークフローに、Si.pw-mt_fhi.UPF　を追加します。まず初めに、Total Energyのワークフローをコピーします。

アップロードする擬ポテンシャルの情報を設定します。今回は、LDAの擬ポテンシャルなので、Subtypeを「Local density qpproximation」を選択します。

Functionalをpwに設定します。

Subtypeをncに設定します。

設定した終わると下記の画面になり、Uploadボタンから擬ポテンシャルをアップロードします。

アップロードに成功すると、擬ポテンシャルのリストボックスに追加されます。

選択する際、見やすくするためにタグ付けします。TagsにLDAと入力しておきます。

LDAとタグ付けしたworkflowにはタグの欄にLDAと表示され、ジョブ作成の際に迷うことなく選択することができます。

計算操作説明¶

Exabyte.io上で第一原理計算ソフトQuantum ESPRESO(QE)を使った計算について紹介します。

トータルエネルギーの計算¶

ここではQuantum ESPRESSO を使用してトータルエネルギーを計算方法を説明します。

トータルエネルギーの計算には、WorkFlowの”Total Energy”を用います。

Create Jobからジョブを作成します。

ジョブ作成画面が現れたら、計算するマテリアルを選択します。

次にSelect workflowからダウンロードした”Total Energy”を選択します。

デフォルトが”Total Energy”になっている場合には省略してください。

使用される儀ポテンシャルの情報を確認したり、k点メッシュ数を設定を行ったりします。

最後に使用するクラウド計算機を選択し使用するコア数を選択します。

ここでは、モデルが小さいため４コアを使用して計算を行います。

保存したら計算するジョブを選択し、Runボタンを押します。

計算状況を確認することができ、計算出力やエネルギーの収束状況も確認することができます。

計算が終了するとResultsタブが現れ、トータルエネルギー等を確認することができます。

構造最適化¶

ここではQuantum ESPRESSO を使用して格子定数は変更せずに、結晶内部の原子位置を最適化する方法について説明します。

まず初めに、

格子最適化計算¶

ここではQuantum ESPRESSO を使用して格子定数および結晶内部の原子位置を最適化する方法について説明します。

格子定数の最適化も行うため、WorkFlowの”Variable-cell Relaxation”を使います。

自分のWorkFlowから有無を確認します。

“Variable-cell Relaxation”がない場合には、メニューのBankのWorkFlowから所得します。

検索から”Vari”と入力します。

Exabyte社が用意した”Variable-cell Relaxation”をCopyします。

コピーすると自分のWorkFlowに保存されます。これで格子最適化の計算ができます。

Create Jobからジョブを作成します。

ジョブ作成画面が現れたら、計算するマテリアルを選択します。

マテリアルから計算するモデルを選択します。

選択したモデルが表示されます。

次にSelect workflowからダウンロードした”Variable-cell Relaxation”を選択します。

使用される儀ポテンシャルの情報を確認したり、k点メッシュ数を設定を行ったりします。

最後に使用するクラウド計算機を選択し使用するコア数を選択します。

ここでは、モデルが小さいため４コアを使用して計算を行います。

保存したら計算するジョブを選択し、Runボタンを押します。

計算状況を確認することができ、計算出力やエネルギーの収束状況も確認することができます。

計算が終了するとResultsタブが現れ、最適化した格子定数の情報等を確認することができます。

状態密度¶

ここではQuantum ESPRESSO を使用して状態密度DOSの計算方法について説明します。

マテリアルを選択します。今回はデフォルトのSiを用います。

DOSの計算には、WorkFlowの”Density of States”を用います。

DOS計算に必要な流れが設定されています。

k点の設定を変える場合には、”IMPORTANT SETTINGS”のkgridから行ないます。

最後に使用するクラウド計算機を選択し使用するコア数を選択します。

計算が終了するとResultsタブが現れ、トータルエネルギー等を確認することができます。

DOSの計算結果は、Density of Statesの部分に表示されます。

PDOSも同時に計算されるため、各原子ごとに見ることができます。
表示のON/OFFはグラフ中の元素およびTotalをクリックすることでできます。

EXabyte.ioのリンク先

EXabyte.ioの事例集

バンド構造¶

ここではQuantum ESPRESSO を使用してバンド構造の計算について説明します。

マテリアルを選択します。今回はデフォルトのSiを用います。

バンド構造の計算には、WorkFlowの”Band Structure”を用います。

バンド構造の計算に必要な流れが設定されています。

k点パスについては、自動的に設定されています。もしk点を削除したいなどの場合は、×ボタンで調整することができます。

最後に使用するクラウド計算機を選択し使用するコア数を選択します。

計算が終了するとResultsタブが現れ、トータルエネルギー等を確認することができます。

バンド構造の計算結果は、Band Structureの部分に表示されます。拡大したいところをマウスで領域選択すると拡大することことができます。

EXabyte.ioのリンク先

EXabyte.ioの事例集

状態密度 & バンド構造¶

ここではQuantum ESPRESSO を使用して、DOSとバンド構造の計算を１つのジョブで行ないます。

マテリアルを選択します。今回はデフォルトのSiを用います。

DOSとバンド構造の計算には、WorkFlowの”Band Structure + Density of States”を用います。

バンド構造の計算に必要な流れが設定されています。

scfのk点数や、k点パス、DOSのk点数などの設定は自動的に設定されますが、必要な場合は変更できます。

最後に使用するクラウド計算機を選択し使用するコア数を選択します。

計算が終了するとResultsタブが現れ、トータルエネルギー等を確認することができます。

バンド構造の計算結果は、Band Structureの部分に表示されます。

バンドギャップなどの情報も確認することができます。

DOSの計算結果は、Density of Statesの部分に表示されます。

EXabyte.ioのリンク先

EXabyte.ioの事例集

フォノン計算¶

表面エネルギーの計算¶

ここではQuantum ESPRESSO を使用して金属の表面計算について説明します。

ここでは、金Auの表面エネルギーを算出します。

まず初めに、表面エネルギーを計算したい結晶モデルのユニットセルのエネルギーを事前に求めます。

|　Auの結晶エネルギーを算出します。

次に、任意の結晶面にしたスラブモデルを作成します。

作成したスラブモデルを選択し、表面エネルギーを算出するジョブを作成します。

金属表面エネルギーは、WorkFlowの”Surface Energy”を用います。

カットオフおよびk点数は下記の通りです。ここでは、k点数は３×３×１にしています。

表面エネルギー計算に必要な流れが設定されています。

最後に使用するクラウド計算機を選択し使用するコア数を選択します。

計算が終了するとResultsタブが現れ、トータルエネルギー等を確認することができます。

表面エネルギーの値は、Surface Energyの部分に表示されます。

電子誘電関数の計算¶

ここではQuantum Espresso を使用して電子誘電関数を計算する方法について説明します。

マテリアルを選択します。今回はデフォルトのSiを用います。

電子誘電関数の計算には、WorkFlowの”electronic_dielectric_function(QE6.3)”を用います。

電子誘電関数の計算に必要な流れが設定されています。

k点数や考慮するバンド数などは自動的に設定されていますが、必要な場合は変更できます。

電子誘電関数の計算でバンドギャップ補正(バンドギャップの実験値と計算値の差)を行う場合はWorkFlowからepsilon⇒mkinputを選択し、画面下の入力画面部分のdEに補正値(eV単位)を入力してください。

電子誘電関数の計算はノルム保存型擬ポテンシャルを使用する必要があります。
ここではデフォルトで使用可能なDojo擬ポテンシャルを使用します。
pw_calcsフローの”Pseudopotential”のSi原子のプルダウンメニューから”Si_pbe_dojo-oncv_0.4.upf”を選択します。
(Dojo擬ポテンシャル以外のノルム保存型擬ポテンシャルを使用する場合は擬ポテンシャルの追加をご参照ください)

また、本WorkFlowでは誘電関数の計算結果を可視化しますが、表示するエネルギー範囲を指定することができます。

WorkFlowからmk_graph⇒plot_graphを選択し、画面下の入力部分のEminおよびEmaxに表示エネルギーの下限値と上限値を入力してください(eV単位)。

最後に使用するクラウド計算機を選択し使用するコア数を選択します。

計算が終了するとFILESタブが現れ、以下のファイルが出力されます。

ファイル名	説明
eps_data.csv	誘電関数出力ファイル(csv形式)
eps_real.png	誘電関数実部の図ファイル
eps_imag.png	誘電関数虚部の図ファイル
eps_reflectivity.png	反射率の図ファイル
dielectric_constant.out	誘電率の計算結果

図ファイルをクリックすると誘電関数および反射率のグラフが可視化されます。

・誘電率実部

・誘電率虚部

・反射率

EXabyte.ioのリンク先

EXabyte.ioの事例集

分子の吸収スペクトルの計算¶

ここではQuantum Espresso を使用して分子の吸収スペクトルを計算する方法について説明します。

分子の計算モデルはExabyte.ioと連携可能な分子作成ソフト『MI-nanosys』を用いて作成します。

MI-nanosysからExabyte.ioに転送した計算モデルをマテリアルから選択します。

分子の吸収スペクトルの計算には、WorkFlowの”absorption_spectrum_for_molecule(QE6.3)”を用います。

吸収スペクトルの計算に必要な流れが設定されています。

本WorkFlowでは吸収スペクトルの計算結果を可視化しますが、表示するエネルギー範囲を指定することができます。WorkFlowからplot_graph⇒plot_graphを選択し、画面入力部分のunitに表示するエネルギー単位(eVまたはnm)を、Emin、Emaxに表示エネルギーの上限値と下限値を入力してください。

最後に使用するクラウド計算機を選択し使用するコア数を選択します。

計算が終了するとFILESタブが現れ、以下のファイルが出力されます。

ファイル名	説明
spectrum.csv	吸収スペクトル出力ファイル(csv形式)
spectrum_eV.png	吸収スペクトル(eV単位)の図ファイル
spectrum_nm.png	吸収スペクトル(nm単位)の図ファイル

図ファイルをクリックすると吸収スペクトルのグラフが可視化されます。

EXabyte.ioのリンク先

EXabyte.ioの事例集

IR、Ramanスペクトルの計算¶

ここではQuantum Espresso を使用してIR、Ramanスペクトルを計算する方法について説明します。

計算モデルにはSiO₂(stishovite)を用いて説明します。Import Materials画面で物質名SiO2を検索することで結晶構造を入手することができます。

入手したSiO₂(stishovite)の計算モデルをマテリアルから選択します。

IR、Ramanスペクトルの計算には、WorkFlowの”IR-Raman_spectrum”を用います。

IR、Ramanスペクトルの計算に必要な流れが設定されています。

k点数やカットオフエネルギー値などは自動的に設定されていますが、必要な場合は変更できます。また、IR、Ramanスペクトルの計算では基準振動解析を行うため、計算モデルがエネルギー最小値となるように構造最適化しておく必要があります。必要に応じてpw_scfフローのcalculation変数をrelax(内部座標の最適化)またはvc-relax(格子定数と内部座標の同時最適化)に変更してください。

Ramanスペクトルの計算は交換相関ポテンシャルにLDAを、擬ポテンシャルにノルム保存型擬ポテンシャルを使用する必要があります。ここでは FHI-PP擬ポテンシャルをダウンロードし、 Workflowから擬ポテンシャルを追加を参考に設定を行います。

最後に使用するクラウド計算機を選択し使用するコア数を選択します。

計算が終了するとFILESタブが現れ、以下のファイルが出力されます。

ファイル名	説明
spectra_data.csv	スペクトル出力ファイル(csv形式)
IR_spectrum.png	IRスペクトルの図ファイル
Raman_spectrum.png	Ramanスペクトルの図ファイル
spectrum_peak.dat	吸収ピークの情報出力
dynmat.axsf	基準振動解析結果(Xcrysdenで可視化可能)

図ファイルをクリックすると各スペクトルのグラフが可視化されます。

・IRスペクトル

・Ramanスペクトル

続いて、Xcyrsdenを用いて基準振動を可視化する方法を説明します。Remote Desctopを起動し、Applications⇒OtherからXcrysdenを選択します。

File⇒Open Structure⇒Open AXSF(Animation XCrySDen Structure File)の順に選択し、File Browserから該当の計算ディレクトリへ移動し、dynmat.axsfファイルを選択してOKをクリックします。

dynmat.axsfを開くと、メイン画面に結晶構造が表示されます。基準振動を表示するにはDisplay⇒Forcesを選択します。初期設定では基準振動のベクトルのサイズが大きいため、Midify⇒Force SettingsよりLength Factor(ベクトル長)やVector thickness factor(ベクトルの太さ)を調整しUpdateボタンをクリックします。

Animation Control Center(Modify⇒Animation Controls)の矢印ボタンをクリックして、Current Slideをspectrum_peak.dat中の解析したいピークのmode番号に設定します。メイン画面右側の操作パネルを使ってモデルの並進、回転、拡大縮小を行うことができます。

EXabyte.ioのリンク先

EXabyte.ioの事例集

第一原理計算 (VASP)¶

計算操作説明¶

Exabyte.io上で第一原理計算ソフトVASPの計算操作について紹介します。

作成中¶

外部GUI連携¶

ここでは、他社のGUIおよび外部GUIの使用について説明を行います。

外部GUI一覧¶

作成中

マテリアルインフォマティックス(MI)としての使い方¶

ここでは、マテリアルインフォマティックス(MI)としての使い方を説明を行います。

マテリアルインフォマティックス(MI)としての使い方¶

作成中

セミナーテキスト¶

セミナーテキスト一覧　作成中

セミナーテキスト¶

作成中

その他の機能¶

ここでは、Exabyte.ioのモデル作成や計算機能以外の機能について説明します。

PurgeとDeleteの違いについて¶

プロジェクトに保存したジョブを消す場合に使う、PurgeとDeleteの違いについて説明を行ないます。

操作	詳細
Purge	クラウド計算サーバーからデータを削除（削除後Exabyte.io上でジョブを見ることが可能）
Delete	クラウド計算機からも、Exabyte.ioのwebアプリからも削除