Цей приклад представляє обчислювальний робочий процес, який використовується для підготовки та перевірки розрахунку DFT для кубічного карбіду кремнію. Робочий процес починається з початкової кристалічної структури, перевіряє числові параметри, оптимізує структуру, виконує остаточний самоузгоджений розрахунок та упаковує основні вхідні дані, виходи та метадані.

Кожен крок робочого процесу розглядається як окрема діяльність з визначеними вхідними даними, виходами, програмним забезпеченням, параметрами, залежностями та результатами перевірки результатами.

{
"workflow": {
"workflow_id": "dft-3c-sic-example",
"title": "Робочий процес DFT для кубічного карбіду кремнію",
"workflow_type": "Розрахунок теорії функціоналу густини",
"version": "1.0",
"description": "Ілюстративний робочий процес для підготовки, перевірки та виконання розрахунку DFT для 3C-SiC.",
"subject": {
"material_name": "Карбід кремнію",
"chemical_formula": "SiC",
"phase_or_polymorph": "3C-SiC"
},
"software_environment": {
"primary_software": "Квантовий ESPRESSO",
"software_version": "7.3",
"operating_environment": "Linux",
"execution_mode": "MPI"
},
"steps": [
{
"step_id": "structure_preparation",
"step_order": 1,
"step_type": "Підготовка структури",
"description": "Підготувати та перевірити початкову кристалічну структуру 3C-SiC.",
"inputs": [

{
"path": "source/reference_structure.cif",
"role": "вихідна структура"
}
],
"outputs": [

{
"path": "structures/initial_3c_sic.cif",
"role": "перевірена початкова структура"
}
],
"depends_on": [],
"execution_status": "завершено",
"validation": {
"status": "пройдено",
"checks": [
"хімічний склад перевірено",
"періодичність перевірено"
]
}
},
{
"step_id": "convergence_testing",
"step_order": 2,
"step_type": "Чисельне тестування збіжності",
"description": "Оцінити збіжність за енергією та k-точкою.",
"software": {
"name": "Квантовий ЕСПРЕСО",
"version": "7.3"
},
"inputs": [
{
"path": "structures/initial_3c_sic.cif",
"role": "атомна структура"
},

{
"path": "псевдопотенціали/Si.upf",
"role": "кремнієвий псевдопотенціал"
},

{
"path": "псевдопотенціали/C.upf",
"role": "вуглецевий псевдопотенціал"
}
],
"parameters_tested": {
"energy_cutoffs_Ry": [40, 50, 60, 70],
"k_point_grids": [
"4 x 4 x 4",
"6 x 6 x 6",
"8 x 8 x 8"
]
},
"selected_parameters": {
"energy_cutoff": {
"value": 60,
"unit": "Ry"
},
"k_point_grid": "8 x 8 x 8"
},
"outputs": [
{
"path": "convergence/cutoff_test.csv",
"role": "результати збіжності граничних значень"
},

{
"path": "convergence/kpoint_test.csv",
"role": "результати збіжності k-точок"
}
],
"depends_on": [
"structure_preparation"
],
"execution_status": "завершено",
"validation": {
"status": "пройдено",
"критерій": "Зміна повної енергії нижче вибраного порогу"
}
},
{
"step_id": "geometry_optimisation",
"step_order": 3,
"step_type": "Оптимізація геометрії DFT",
"description": "Оптимізувати положення атомів та параметри елементарної комірки.",
"software": {
"name": "Квантовий ЕСПРЕСО",
"version": "7.3"
},
"method": {
"exchange_correlation_functional": "PBE",
"basis_representation": "плоскі хвилі",
"energy_cutoff": {
"value": 60,
"unit": "Ry"
},
"k_point_grid": "8 x 8 x 8"
},
"inputs": [

{
"path": "structures/initial_3c_sic.cif",
"role": "початкова структура"
},
{
"шлях": "вхід/relax.in",
"роль": "вхідні дані для обчислення"
}
],
"виходи": [


"шлях": "вихід/relax.out",
"роль": "журнал обчислення"
},


"шлях": "структури/relaxed_3c_sic.cif",
"роль": "розслаблена структура"
}
],

"depends_on": [
"тестування_конвергенції"
],

"статус_виконання": "завершено",

"валідація": {
"статус": "пройдено",
"статус_конвергенції": "конверговано",
"поріг_форсування": {
"значення": 0.0001,
"одиниця": "Рай/Бор"
}
}
},


"ідентифікатор_кроку": "final_scf",
"step_order": 4,
"step_type": "Обчислення самоузгодженого DFT",
"description": "Обчислити кінцевий основний електронний стан.",
"inputs": [
{
"path": "structures/relaxed_3c_sic.cif",
"role": "розслаблена структура"
},
{
"path": "input/scf.in",
"role": "Вхід SCF"
}
],
"outputs": [

{
"path": "output/scf.out",
"role": "Вихід SCF"
},


{
"path": "results/energies.csv",
"role": "витягнуті результати енергії"
},


{
"path": "results/forces.csv",
"role": "витягнуті атомні сили"
}
],

"depends_on": [
"geometry_optimisation"
],
"execution_status": "завершено",
"validation": {
"status": "пройдено",
"electronic_convergence": "1e-8 Ry"
}
},
{
"step_id": "result_packaging",
"step_order": 5,
"step_type": "Упаковка даних FAIR",
"description": "Підготувати документацію, метадані, походження та інвентаризацію файлів.",
"inputs": [
{
"path": "output/scf.out",
"role": "вихідні дані основного розрахунку"
},

{
"path": "results/energies.csv",
"role": "отриманий результат"
},

{
"path": "structures/relaxed_3c_sic.cif",
"role": "кінцева структура"
}
],
"outputs": [

{
"path": "README.md",
"role": "документація пакета"
},

{
"path": "manifest.csv",
"role": "інвентаризація файлів"
},

{
"path": "metadata.json",
"role": "метадані набору даних"
},
{
"path": "provenance/provenance.json",
"role": "походження робочого процесу"
}
],
"depends_on": [
"final_scf"
],
"execution_status": "завершено",
"validation": {
"status": "пройдено",
"checks": [
"всі шляхи маніфесту вирішено",
"необхідні метадані присутні",
"контрольна сума основних файлів підрахована"
]
}
}
]
}

{
"діяльність": [
{
"activity_id": "оптимізація_геометрії",
"використано": [
"structures/initial_3c_sic.cif",
"input/relax.in"
],
"згенеровано": [
"output/relax.out",
"structures/relaxed_3c_sic.cif"
]
},

{
"activity_id": "final_scf",
"використано": [
"structures/relaxed_3c_sic.cif",
"input/scf.in"
],

"згенеровано": [
"output/scf.out",
"results/energies.csv",
"results/forces.csv"
]
}
],
"виведення": [
{
"сутність": "структури/relaxed_3c_sic.cif",
"було_виведено_з": "структури/ініціальний_3c_sic.cif"
},
{
"сутність": "результати/енергії.csv",
"було_виведено_з": "вихід/scf.вихід"
}
]

dft-workflow-example/
│
├── README.md
├── manifest.csv
├── metadata.json
├── workflow.json
│
├── source/
│ └── reference_structure.cif
│
├── structures/
│ ├── initial_3c_sic.cif
│ └── relaxed_3c_sic.cif
│
├── псевдопотенціали/
│ ├── Si.upf
│ └── C.upf
│
├── вхід/
│ ├── cutoff_test.in
│ ├── kpoint_test.in
│ ├── relax.in
│ └── scf.in
│
├── вихід/
│ ├── relax.out
│ └── scf.out
│
├── збіжність/
│ ├── cutoff_test.csv
│ └── kpoint_test.csv
│
├── результати/
│ ├── енергії.csv
│ └── сили.csv
│
├── скрипти/
│ └── extract_results.py
│
├── середовище/
│ └── software_environment.yml
│
└── походження/
└── povenance.json