Instalando e configurando o software de física ELK Code no Ubuntu

A ciência torna-se muito difícil quando você tem que trabalhar com grandes números, equações complexas ou quando você precisa de cálculos rápidos. Mas nos últimos anos, esses problemas foram consideravelmente reduzidos graças aos computadores e, mais especificamente, graças aos projetos de código aberto focados em trazer uma melhor compreensão e experiência no momento da produção de cálculos.

Como estudante de física, uso várias ferramentas especializadas e a maioria delas é de código aberto. Eu vou compartilhar uma delas hoje que é chamada Código ELK, um projeto de código aberto focado em física do estado sólido.

Embora esteja disponível nos repositórios do Ubuntu, existem várias dependências que você precisa instalar e configurar explicitamente.

O que é o ELK Code?

Em algumas palavras e graças à sua página oficial, o ELK Code é 'código todo elétron totalmente potencial de LAPW (linearized augmented-plane wave)' com um papel forte dentro do campo da teoria funcional da densidade.

O que faz é determinar as propriedades de sólidos cristalinos com muitos recursos avançados como Geometry Optimization, 2D e plots 3D, etc.

Instalando o compilador Intel Fortran no Ubuntu

Pode ser um pouco difícil começar com ele, mas a chave está em instalar bibliotecas e compiladores matemáticos em seu sistema antes de instalar o ELK Code.

Compiladores como GNU Fortran ou Intel Fortran estão disponíveis para o processo, no entanto, é recomendado instalar o compilador Intel Fortran, porque a maioria das questões dentro do código é resolvida com ela.

O Compilador Intel Fortran vem em duas partes:

• O primeiro Intel Oneapi Base Toolkit, nos traz as bibliotecas de matemática.
• O segundo Intel Oneapi HPC Toolkit, nos traz as bibliotecas Fortran para a computação correta do ELK Code.

Obtendo Intel oneAPI Base Toolkit

Vamos começar! Abra um terminal no Ubuntu e use o seguinte comando para baixar a parte necessária:

Deve ficar assim:

Depois disso, no mesmo terminal, digite o próximo comando:

Você estará vendo algo assim no seu terminal antes que uma nova janela ser aberta, não se preocupe! Faz parte do processo.

Ele abrirá uma interface GUI:

Clique no botão "Continuar" e o Intel opeAPI Base Toolkit começará a baixar:

Uma vez que o download termina, você deve ver esta janela:

Você verá o que está incluído exatamente nesta API. É altamente recomendável instalar cada pacote. Aceite os termos do contrato de licença e pressione o botão "Continuar".

Depois disso, a próxima página é uma espécie de validação. Se algo está faltando, te avisa.

Por exemplo, neste caso, recebemos um aviso sobre o driver GPU, mas vamos apenas pular e continuar com o processo, porque, como podemos ver, o produto ainda pode ser usado com a CPU.

Então, basta clicar no botão de seta para a direita.

Nesta parte, se você tiver instalado o Eclipse IDE e deseja integrar as bibliotecas, selecione o primeiro, caso contrário, basta ignorar a integração e clicar no botão de seta para a direita. Uma vez feito, você poderá ver a última parte antes de tele completa a instalação.

Leia o Intel Software Improvement Program e insira sua escolha sobre coleta de informações e pressione o botão "Instalar". Finalmente, a instalação será iniciada.

A duração da instalação dependerá de quão rápida é a sua conexão com a Internet, seja paciente e deixe a Intel terminar a tarefa.

Quando a tarefa terminar, você verá algo assim:

Isso significa que a instalação do Intel opeAPI Base Toolkit foi concluída; Agora, vamos começar com o próximo.

Instalando Intel opeAPI HPC Toolkit

Para ser honesto, é quase o mesmo processo, então vai ser um pouco mais rápido.

Vamos começar usando este comando:

Quando o processo acima terminar, use o próximo comando:

Depois disso, o processo de instalação será iniciado como o que você viu antes.

Clique em Continuar e o download inicia:

Uma vez terminado (este download é muito rápido), a próxima janela aparecerá em seu Desktop. Aceite os Termos e Condições e clique em Continuar.

Como foi feito antes, vamos pular a integração das bibliotecas com qualquer IDE.

E, finalmente, insira sua escolha para a coleta de informações e clique no botão "Instalar".

As bibliotecas começarão a ser baixadas e instaladas em seu sistema, basta esperar até que este processo seja concluído. Lembre-se, a velocidade do download depende da sua conexão com a Internet, portanto, seja paciente.

Quando o processo terminar, clique no botão Concluir.

*Instalação do Intel Fortran etapa 19

E isso é praticamente a chave para a instalação do ELK Code. Essas duas bibliotecas são essenciais para a execução correta.

Configure os compiladores

Finalmente, vamos executar a próxima linha de comando para iniciar essas duas bibliotecas dentro do terminal:

Agora vá para este diretório:

Dentro desta pasta, você encontrará outros, mas os importantes são:

• fftw2xc
• fftw2x_cdft
• fftw2xf
• fftw3xc
• fftw3x_cdft
• fftw3xf
• mklmpi

Dentro de cada pasta mostrada acima, você terá que executar o próximo comando:

Uma coisa importante é que a partir de agora, toda vez que você usa o ELK Code, você tem que executar a próxima linha em seu terminal para habilitar essas duas bibliotecas.

Com estas etapas antes, você está pronto para o passo mais importante, a instalação do ELK Code na sua distribuição Linux.

Instalando o ELK Code no Ubuntu

Vamos começar o download, é claro, o ELK Code, cuja última versão está localizada na página do SourceForge.

Extraia a pasta baixada.

Agora, vamos baixar amais recente versão estável da biblioteca Wannier90, o que vai ajudar você a calcular propriedades eletrônicas avançadas de materiais com alta eficiência e precisão, do seu site oficial.

Uma vez baixado o arquivo .tar.gz, vamos localizar no aplicativo Arquivos e clicar duas vezes nele para extrair seu conteúdo.

Instalação de partida 04

Navegue na pasta extraída e abra-a no terminal.

Instalação de partida 06

Digite estes comandos um por um:

Estamos prestes a terminar. Continue digitando o próximo comando no seu terminal, um por um.

Agora execute estes comando um por um:

No final do processo, você terá algo assim no seu terminal:

Por favor, feche o terminal e, finalmente, é hora de fazer a última parte, vamos direto para a pasta anterior do ELK Code extraído. Uma vez lá, abra a pasta no terminal.

E digite os próximos dois comandos:

Quase lá. Inicie a configuração:

Seu terminal deve ficar assim:

Você digita o número 1 porque instalou o compilador Intel Fortran.

Não feche o terminal; Vamos voltar para a pasta ELK Code no aplicativo Arquivos e abrir o arquivo chamado "Make.inc":

Apague cada palavra que contém e insira isso:

MAKE = make
F90 = mpiifort
F90_OPTS = -O3 -ip -xHost -qopenmp
F77 = mpiifort
F77_OPTS = -O3 -ip -xHost -qopenmp
AR = xiar
LIB_SYS =
SRC_OMP =
SRC_MPI =

LIB_LPK = -lmkl_intel_lp64 -lmkl_intel_thread -lmkl_core -liomp5 -lpthread
#LIB_LPK = -L/opt/intel/oneapi/mkl/2021.3.0/lib/intel64 -lmkl_cdft_core -lmkl_intel_ilp64 -lmkl_intel_thread -lmkl_core -lmkl_blacs_intelmpi_ilp64 -liomp5 -lpthread -lm -ldl
SRC_MKL =

LIB_libxc = libxcf90.a libxc.a
SRC_libxc = libxcf90.f90 libxcifc.f90

SRC_FFT = mkl_dfti.f90 zfftifc_mkl.f90

LIB_W90 = libwannier.a
SRC_W90S =

SRC_OBLAS = oblas_stub.f90
SRC_BLIS = blis_stub.f90') }}

Salve o arquivo e retorne ao terminal. Finalmente, basta digitar:

E tudo bem! Depois que este último passo terminar, você terá instalado o Código ELK no seu sistema Linux.

Excelente! Este último passo é um pouco chato, mas relaxe, foi tudo o que precisava ser feito. Você finalmente terminou todos os processos. Parabéns!

Conclusão pessoal

Este processo pode ser um pouco exaustivo, mas cada passo é muito importante para a funcionalidade correta do software. Eu realmente espero que se você é cientista ou só é curioso sobre este tópico, este post tenha sido muito útil para você.

Por outro lado, se você quiser saber mais sobre como o ELK Code pode ajudá-lo em cálculos, há um ótimo vídeo sobre a obtenção de uma equação de estado usando o ELK Code. Boa sorte!

Última atualização deste artigo: 7 de october de 2021

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