Optimization of the LAMMPS
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Title: Benchmark data, FEP results, and modified LAMMPS source files for "AI-Assisted Systematic Optimization of the LAMMPS Molecular Dynamics Simulator via Large Language Model Coding Agents" This dataset accompanies the manuscript submitted to Computer Physics Communications (2026). It contains all data required to reproduce the performance benchmarks, numerical verification results, and free-energy perturbation (FEP) case study reported in the paper. Contents: 1. Benchmarking data (tools/bench/) summary.csv — Consolidated loop-time and pair-time statistics for all benchmark runs (N = 3–5 independent runs per configuration). in.*_test / in.*_speed_test — LAMMPS input files for each of the 225 pair styles verified under the A-3 optimization protocol (50-step NVE thermo-comparison tests) and for serial/OMP speed benchmarks. port*_before.thermo / port*_after.thermo — Bit-level thermo output (step, temp, epair, etotal, press) before and after each modification, enabling line-by-line numerical verification. OpenMP scaling benchmark inputs: 4,000-atom and 32,000-atom FCC Ar systems (lj/cut, NVE ensemble). Compiler-flag benchmark logs (Baseline / AVX2 / fp:fast / LTO / AVX2+fp:fast). 2. FEP case-study data (tools/fep/) LAMMPS input files for thermodynamic integration (TI) of Li⁺ desolvation in three battery solvents: ethylene carbonate (EC, ε = 89.8), propylene carbonate (PC, ε = 64.9), and 1,2-dimethoxyethane (DME, ε = 7.2). 21 λ-window simulation outputs (λ = 0.00–1.00, step 0.05) for both 40 ps/window (logs_opls/) and 200 ps/window (logs_opls_long/) production runs. OPLS-AA force field parameter files for Li⁺, EC, PC, and DME. Joung–Cheatham Li⁺ ion parameters. 3. Analysis and figure scripts (tools/plots/, tools/bench/) Run-Benchmark.ps1 — PowerShell harness that automates multi-run LAMMPS execution, parses MPI timing output, and appends to summary.csv. fig1_workflow.py – fig7_fep_casestudy.py — Python scripts (matplotlib) reproducing all six main figures and three supplementary figures in the manuscript. fig_s1_omp_scaling.py, fig_s2_nve_energy.py — Supplementary figure scripts. 4. Modified LAMMPS source files The 35 new OpenMP pair-style variants (A-1) and the 225 A-3 restrict/accumulator-patched files are submitted as pull requests to the upstream LAMMPS repository (github.com/lammps/lammps) upon journal acceptance. The exact commit SHA and PR numbers are listed in the manuscript. The source files are also mirrored at github.com/mirryou-maker/lammps-CO. Software versions used: LAMMPS: develop branch, commit stable_29Aug2024 baseline + this work's patches Python 3.11, NumPy 2.4, SciPy 1.17, Matplotlib 3.11 OVITO 3.15 (structural visualization, supplementary) Operating system: Windows 11 / Linux (iREMB HPC cluster, PBS Pro) Compiler: MSVC 19.x (Windows benchmarks); GCC 8.5 + OpenMPI 4.1.4 (HPC runs)
数据集：《基于大语言模型（Large Language Model）编码智能体的LAMMPS分子动力学模拟器AI辅助系统性优化》配套基准数据、自由能微扰（Free-Energy Perturbation, FEP）结果与修改版LAMMPS源代码文件 本数据集对应投稿于《Computer Physics Communications》（2026年）的研究论文，包含复现论文中所述性能基准测试、数值验证结果以及自由能微扰案例研究所需的全部数据。 数据集内容： 1. 基准测试数据（tools/bench/） summary.csv：所有基准测试运行的循环耗时与对势耗时汇总统计数据（每个配置独立运行3~5次）。 in.*_test / in.*_speed_test：对应225种在A-3优化协议下完成验证的对势（采用50步NVE系综热学对比测试），以及串行/OMP速度基准测试的LAMMPS输入文件。 port*_before.thermo / port*_after.thermo：每次修改前后的位级热学输出文件（包含步数、温度、成对势能、总势能、压强），支持逐行数值验证。 OpenMP可扩展性基准测试输入文件：包含4000原子与32000原子的面心立方（Face-Centered Cubic, FCC）氩系统（采用lj/cut势、NVE系综）。 编译器编译选项基准测试日志（包含基线版本、AVX2、fp:fast、LTO、AVX2+fp:fast五种配置）。 2. 自由能微扰案例研究数据（tools/fep/） 针对三种电池溶剂中Li⁺脱溶剂化过程的热力学积分（Thermodynamic Integration, TI）输入文件：碳酸乙烯酯（EC，介电常数ε=89.8）、碳酸丙烯酯（PC，介电常数ε=64.9）以及1,2-二甲氧基乙烷（DME，介电常数ε=7.2）。 21个λ窗口模拟输出结果（λ取值范围0.00~1.00，步长0.05），分别对应每窗口40皮秒（ps）与每窗口200皮秒（ps）的生产模拟，对应文件分别存储于logs_opls/与logs_opls_long/目录下。 Li⁺、EC、PC与DME的OPLS-AA力场参数文件。 Joung-Cheatham Li⁺离子参数文件。 3. 分析与绘图脚本（tools/plots/、tools/bench/） Run-Benchmark.ps1：PowerShell自动化脚本，可批量执行LAMMPS、解析MPI计时输出并将结果追加至summary.csv文件。 fig1_workflow.py 至 fig7_fep_casestudy.py：基于Matplotlib的Python脚本，用于复现论文中的全部6幅主图与3幅补充图。 fig_s1_omp_scaling.py、fig_s2_nve_energy.py：补充绘图脚本。 4. 修改版LAMMPS源代码文件 本数据集包含35种新增的OpenMP对势变体（A-1优化协议）与225个经A-3协议修改的restrict/accumulator补丁文件。论文接收后，这些文件将以拉取请求（Pull Request, PR）形式提交至官方LAMMPS代码仓库（github.com/lammps/lammps），具体提交的Commit SHA值与PR编号详见论文。源代码文件同时镜像于github.com/mirryou-maker/lammps-CO。 所用软件版本： LAMMPS：develop分支，以stable_29Aug2024为基线版本并叠加本研究的补丁。 Python 3.11、NumPy 2.4、SciPy 1.17、Matplotlib 3.11 OVITO 3.15（用于结构可视化，仅补充材料使用） 操作系统：Windows 11 / Linux（基于iREMB高性能计算集群，采用PBS Pro作业调度系统） 编译器：MSVC 19.x（Windows基准测试）；GCC 8.5 + OpenMPI 4.1.4（高性能计算集群运行）
