動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛方法(KMC)及相關(guān)討論

動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛方法(KMC)及相關(guān)討論星期二,2010-05-1101:05—\o"瀏覽用戶信息"satchel1979動(dòng)態(tài)模擬在目前的計(jì)算科學(xué)中占據(jù)著非常重要的位置。隨著計(jì)算能力和第一原理算法的發(fā)展，復(fù)雜的動(dòng)態(tài)參數(shù)（擴(kuò)散勢壘、缺陷相互作用能等）均可利用第一原理計(jì)算得出。因此，部分復(fù)雜的體系動(dòng)態(tài)變化，如表面形貌演化或輻射損傷中缺陷集團(tuán)的聚合-分解演變等，已可以較為精確的予以研究。KMC——?jiǎng)恿W(xué)蒙特卡洛方法（kineticMonteCarlo）原理簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，因此在很多情況下都是研究人員的首選。此外，KMC在復(fù)雜體系或復(fù)雜過程中的算法發(fā)展也非?；钴S。本文試圖介紹KMC方法的基礎(chǔ)理論和若干進(jìn)展。KMC方法基本原理在原子模擬領(lǐng)域內(nèi)，分子動(dòng)力學(xué)(moleculardynamics,MD)具有突出的優(yōu)勢。它可以非常精確的描述體系演化的軌跡。一般情況下MD的時(shí)間步長在飛秒(s)量級(jí)，因此足以追蹤原子振動(dòng)的具體變化。但是這一優(yōu)勢同時(shí)限制了MD在大時(shí)間尺度模擬上的應(yīng)用?，F(xiàn)有的計(jì)算條件足以支持MD到10ns，運(yùn)用特殊的算法可以達(dá)到10s的尺度。即便如此，很多動(dòng)態(tài)過程，如表面生長或材料老化等，時(shí)間跨度均在s以上，大大超出了MD的應(yīng)用范圍。有什么方法可以克服這種局限呢？當(dāng)體系處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，我們可以將其描述為處于維勢能函數(shù)面的一個(gè)局域極小值（阱底）處。有限溫度下，雖然體系內(nèi)的原子不停的進(jìn)行熱運(yùn)動(dòng)，但是絕大部分時(shí)間內(nèi)原子都是在勢能阱底附近振動(dòng)。偶然情況下體系會(huì)越過不同勢阱間的勢壘從而完成一次“演化”，這類小概率事件才是決定體系演化的重點(diǎn)。因此，如果我們將關(guān)注點(diǎn)從“原子”升格到“體系”，同時(shí)將“原子運(yùn)動(dòng)軌跡”粗化為“體系組態(tài)躍遷”，那么模擬的時(shí)間跨度就將從原子振動(dòng)的尺度提高到組態(tài)躍遷的尺度。這是因?yàn)檫@種處理方法擯棄了與體系穿越勢壘無關(guān)的微小振動(dòng)，而只著眼于體系的組態(tài)變化。因此，雖然不能描繪原子的運(yùn)動(dòng)軌跡，但是作為體系演化，其“組態(tài)軌跡”仍然是正確的。此外，因?yàn)榻M態(tài)變化的時(shí)間間隔很長，體系完成的連續(xù)兩次演化是獨(dú)立的，無記憶的，所以這個(gè)過程是一種典型的馬爾可夫過程(Markovprocess)，即體系從組態(tài)到組態(tài)，這一過程只與其躍遷速率有關(guān)。如果精確地知道，我們便可以構(gòu)造一個(gè)隨機(jī)過程，使得體系按照正確的軌跡演化。這里``正確''的意思是某條給定演化軌跡出現(xiàn)的幾率與MD模擬結(jié)果完全一致(假設(shè)我們進(jìn)行了大量的MD模擬，每次模擬中每個(gè)原子的初始動(dòng)量隨機(jī)給定)。這種通過構(gòu)造隨機(jī)過程研究體系演化的方法即為動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛方法(kineticMonteCarlo,KMC)[1]。指數(shù)分布與KMC的時(shí)間步長在KMC模擬中，構(gòu)造呈指數(shù)分布的隨機(jī)數(shù)是一個(gè)相當(dāng)重要的步驟。這一節(jié)中我們對此進(jìn)行討論。因?yàn)轶w系在勢能面上無記憶的隨機(jī)行走，所以任意單位時(shí)間內(nèi)，它找到躍遷途徑的概率不變，設(shè)為。因此在區(qū)間內(nèi)，體系不發(fā)生躍遷的概率為類似的，在區(qū)間內(nèi)，體系不發(fā)生躍遷的概率為以此類推，當(dāng)時(shí)，在區(qū)間內(nèi)，體系不發(fā)生躍遷的概率為因此，當(dāng)趨于時(shí)，體系不發(fā)生躍遷的概率為

(1)這一行為類似于原子核的衰變方程。從方程(1)我們可以得到單位時(shí)間內(nèi)體系躍遷概率。從方程(1)的推導(dǎo)過程可以看出體系的躍遷概率是一個(gè)隨時(shí)間積累的物理量，因此對時(shí)間積分到某一時(shí)刻必然等于，也即。因此我們立即可以得到[1]

(2)是體系處于態(tài)時(shí)所有可能的躍遷途徑的速率之和，即

(3)對于每個(gè)具體的躍遷途徑，上述討論均成立。因此，我們可以定義單位時(shí)間內(nèi)體系進(jìn)行躍遷的概率為

(4)

單位時(shí)間內(nèi)體系的躍遷概率呈指數(shù)分布這一事實(shí)說明KMC的時(shí)間步長也應(yīng)是指數(shù)分布。因此我們需要產(chǎn)生一個(gè)指數(shù)分布的隨機(jī)數(shù)序列。這一點(diǎn)可以非常容易的通過一個(gè)(0,1]平均分布的隨機(jī)數(shù)序列轉(zhuǎn)化得到：從而

(5)最后一步是因?yàn)楹偷姆植枷嗤?。也可以通過上述步驟從方程(4)得到。計(jì)算躍遷速率過渡態(tài)理論(TST)決定了KMC模擬的精度甚至準(zhǔn)確性。為避開通過原子軌跡來確定的做法(這樣又回到了MD的情況)，一般情況下采用過渡態(tài)理論(transitionstatetheory,TST)進(jìn)行計(jì)算[2]。在TST中，體系的躍遷速率決定于體系在鞍點(diǎn)處的行為，而平衡態(tài)(勢阱)處的狀態(tài)對其影響可以忽略不計(jì)。如果大量的相同的體系組成正則系綜，則在平衡狀態(tài)下體系在單位時(shí)間內(nèi)越過某個(gè)垂直于躍遷途徑的縱截面的流量即為。簡單起見，假設(shè)有大量相同的一維雙組態(tài)(勢阱)體系，平衡狀態(tài)下鞍點(diǎn)所在的假想面(對應(yīng)于流量最小的縱截面)為，則TST給出該體系從組態(tài)A遷出到B的速率為[5,6]

(6)方程(6)中表示在組態(tài)A所屬態(tài)空間里對正則系綜的平均。表示只考慮體系從組態(tài)A遷出而不考慮遷入A的情況(后一種情況體系也對通過縱截面的流量有貢獻(xiàn))。根據(jù)普遍公式設(shè)體系的哈密頓量為，即可分解為動(dòng)能和勢能，同時(shí)設(shè)粒子坐標(biāo)時(shí)體系處于組態(tài)A。則方程(6)可寫為

(7)上式中無限小量是為了將函數(shù)全部包含進(jìn)去。最后一項(xiàng)對于函數(shù)的系綜平均可以直接通過MetropolisMonteCarlo方法計(jì)算出來：計(jì)算粒子落在范圍內(nèi)的次數(shù)相對于Metropolis行走總次數(shù)的比例。方程(7)最后等于

(8)將上述討論擴(kuò)展到3維情況非常直接，這里只給出結(jié)果，詳細(xì)討論請參閱文獻(xiàn)[5]:

(9)其中是縱截面方程，代表3維情況中粒子流動(dòng)方向與截面法向不平行對于計(jì)數(shù)的影響。簡諧近似下的過渡態(tài)理論(hTST)雖然上一節(jié)已經(jīng)給出了TST計(jì)算躍遷速率的方法，但是在具體工作中，更多地是利用簡諧近似下的過渡態(tài)理論(harmonicTST,hTST)通過解析表達(dá)式給出。根據(jù)TST，躍遷速率為[3]

(10)其中為在躍遷中體系在鞍點(diǎn)和態(tài)處的自由能之差將上式代入方程(10)，可以得到

(11)hTST認(rèn)為體系在穩(wěn)態(tài)附近的振動(dòng)可以用諧振子表示，因此其配分函數(shù)是經(jīng)典諧振子體系的配分函數(shù)。分別寫出體系在態(tài)和鞍點(diǎn)處的配分函數(shù)和：

根據(jù)Boltzmann公式，

(12)并將配分函數(shù)代入，則方程(11)得

(13)方程(13)在通常的文獻(xiàn)上經(jīng)常可以見到。聲子譜可以通過Hessian矩陣對角化或者密度泛函微擾法(DFPT)求出，而就是的勢壘，可以通過NEB或者drag方法求出。因此，方程(13)保證了可以通過原子模擬(MD或者DFT方法)解析地求出。事實(shí)上這個(gè)方程有兩點(diǎn)需要注意。首先雖然方程(10)中出現(xiàn)了普朗克常數(shù)，但是在最終結(jié)果中被抵消了。這是因?yàn)門ST本質(zhì)上是一個(gè)經(jīng)典理論，所以充分考慮了統(tǒng)計(jì)效應(yīng)后不會(huì)出現(xiàn)[1]。其次，方程(13)表明對于每一個(gè)躍遷過程，鞍點(diǎn)處的聲子譜應(yīng)該單獨(dú)計(jì)算。這樣會(huì)大大增加計(jì)算量，因此在絕大部分計(jì)算中均設(shè)前置因子為常數(shù)，不隨躍遷過程而變化。具體數(shù)值取決于體系，對于金屬而言，一般取Hz。KMC幾種不同的實(shí)現(xiàn)算法

點(diǎn)陣映射

到目前為止，進(jìn)行KMC模擬的所有理論基礎(chǔ)均已具備。但是前面所進(jìn)行的討論并沒有聯(lián)系到具體的模型。KMC在固體物理中的應(yīng)用往往利用點(diǎn)陣映射將原子與格點(diǎn)聯(lián)系起來。從而將躍遷(事件)具象化為原子格點(diǎn)關(guān)系的變化。比如空位(團(tuán))/吸附原子(島)遷移等等。雖然與實(shí)際情況并不完全一致，但這樣做在很多情況下可以簡化建模的工作量，而且是非常合理的近似。很多情況下體系中的原子雖然對理想格點(diǎn)均有一定的偏離，但是并不太大()，因此這種原子點(diǎn)陣映射是有效的。這種做法的另一個(gè)好處是可以對躍遷進(jìn)行局域化處理。每條躍遷途徑只與其近鄰的體系環(huán)境有關(guān)，這樣可以極大的減少躍遷途徑的數(shù)目，從而簡化計(jì)算[1]。需要指出的是，這種映射對于KMC模擬并不是必須的。比如化學(xué)分子反應(yīng)爐或者生物分子的生長等等，這些情況下根本不存在點(diǎn)陣。無拒絕方式

KMC的實(shí)現(xiàn)方法有很多種，這些算法大致可以分為拒絕(rejection)和無拒絕(rejection-free)兩種范疇。每種范疇之下還有不同的實(shí)現(xiàn)方式。本文只選擇幾種最為常用的方法加以介紹。I.直接法直接法(directmethod)是最常用的一種KMC算法，其效率非常高。每一步只需要產(chǎn)生兩個(gè)在之間平均分布的隨機(jī)數(shù)和。其中被用來選定躍遷途徑，確定模擬的前進(jìn)時(shí)間。設(shè)體系處于態(tài)，將每條躍遷途徑想象成長度與躍遷速率成正比的線段。將這些線段首尾相連。如果落在線段中，這個(gè)線段所代表的躍遷途徑就被選中，體系移動(dòng)到態(tài)，同時(shí)體系時(shí)間根據(jù)方程(5)前進(jìn)?？偨Y(jié)其算法如下：根據(jù)方程(4)計(jì)算體系處于態(tài)時(shí)的總躍遷速率；選擇隨機(jī)數(shù)；尋找途徑，滿足；體系移動(dòng)到態(tài)，同時(shí)模擬時(shí)間前進(jìn)；重復(fù)上述過程。需要指出的是，雖然一般步驟4中的根據(jù)方程(5)生成，但是如果將其換為并不會(huì)影響模擬結(jié)果。在文獻(xiàn)[5]和[6]中均采用這種方式。II.第一反應(yīng)法第一反應(yīng)法(firstreactionmethod,FRM)在思路上比直接法更為自然。前面說過，對于處于穩(wěn)態(tài)的體系而言，它可以有不同的躍遷途徑可以選擇。每條途徑均可以根據(jù)方程(4)給出一個(gè)指數(shù)分布的"發(fā)生時(shí)間"，也即從當(dāng)前算起第一次發(fā)生的時(shí)間。然后從中選出最小值(最先發(fā)生的"第一反應(yīng)")，體系躍遷到相應(yīng)的組態(tài)，模擬時(shí)間相應(yīng)地前進(jìn)。總結(jié)其算法如下：設(shè)共有條反應(yīng)途徑，生成個(gè)隨機(jī)數(shù)；根據(jù)公式，給出每條路徑的預(yù)計(jì)發(fā)生時(shí)間；找出的最小值；體系移動(dòng)到態(tài)，同時(shí)模擬時(shí)間前進(jìn)；重復(fù)上述過程?？梢钥闯觯@種算法的效率比直接法低下，因?yàn)槊恳徊終MC模擬需要生成個(gè)隨機(jī)數(shù)。通常情況下KMC模擬需要步來達(dá)到較好的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，如果每一步都需要生成個(gè)隨機(jī)數(shù)，則利用這種方法需要一個(gè)高質(zhì)量的偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，這一點(diǎn)在比較大時(shí)尤為重要。III.次級(jí)反應(yīng)法次級(jí)反應(yīng)法(nextreactionmethod,NRM)是FRM方法的一種衍生方法，其核心思想是假設(shè)體系的一次躍遷并不會(huì)導(dǎo)致處于新態(tài)的體系對于其他躍遷途徑的舍棄(比如充滿可以發(fā)生種化學(xué)反應(yīng)的分子，第一種反應(yīng)發(fā)生并不會(huì)造成別的反應(yīng)物的變化)，這樣體系還可以選擇中的次小值，從而躍遷到態(tài)，模擬時(shí)間前進(jìn)。如果這次躍遷還可以滿足上述假設(shè)條件，再重復(fù)上述過程。理想情況下，平均每一步KMC模擬只需要生成1個(gè)隨機(jī)數(shù)。這無疑會(huì)大大提高效率以及時(shí)間跨度。但是實(shí)際上NRM的假設(shè)條件很難在體系每次躍遷之后都得到滿足，在固體物理的模擬中尤其如此，因此其應(yīng)用范圍集中于研究復(fù)雜化學(xué)環(huán)境下的反應(yīng)過程。試探-接受/拒絕方式

這一大類算法雖然在效率上不如直接法，但是它們所采用的試探-接受/拒絕在形式上更接近MetropolisMC方法，而且可以很方便的引入恒定步長，即固定。因此有必要進(jìn)行詳細(xì)的介紹。IV.選擇直接法選擇直接法在決定體系是否躍遷方面和MetropolisMC方法形式上非常相像，均是通過產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)和預(yù)定的閾值比較決定事件是否被采納。具體算法如下：設(shè)共有條反應(yīng)途徑，選擇反應(yīng)速率最大值，設(shè)為。生成在均勻分布的隨機(jī)數(shù)；設(shè)；如果<，則體系躍遷至新態(tài)，否則保持在態(tài)；模擬時(shí)間前進(jìn)；重復(fù)上述過程。這種方法的長處在于每一步只需要生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)。但是缺點(diǎn)也很明顯，對于反應(yīng)速率相差太大，尤其是只有一個(gè)低勢壘途徑(與其他途徑相比過大)的體系來講，這種方法的效率會(huì)非常低下。某些情況下，這種低效率問題可以通過如下方法改進(jìn)：將全部途徑按照的大小分為幾個(gè)亞組，每個(gè)亞組選定一個(gè)上限。但是這一步驟在整個(gè)KMC模擬過程中可能需要重復(fù)很多次，因此并不能完全解決問題。事實(shí)上低勢壘在KMC中是個(gè)普遍的問題。這一點(diǎn)在后面還要簡要提及。V.恒定步長法與上述四種方法不同，恒定步長法(constanttimestepmethod,CTSM)中體系的前進(jìn)時(shí)間是個(gè)給定的參數(shù)\cite{dawnkaski}。在理想情況下，CTSM與直接法效率相同，每一步只需產(chǎn)生兩個(gè)隨機(jī)數(shù)。具體算法如下：給定恒定時(shí)間步長；將所有途徑(共有個(gè))設(shè)為長度恒為的線段，生成在均勻分布的隨機(jī)數(shù)，選擇途徑；生成在均勻分布的隨機(jī)數(shù)，如果<，則體系躍遷至新態(tài)，否則保持在態(tài)；模擬時(shí)間前進(jìn)；重復(fù)上述過程。實(shí)際模擬中，需要滿足(1)小于(見"第一反應(yīng)法")，以及(2)對于最大的途徑，接受率大致在0.5。其中第一個(gè)條件保證了所有的遷移途徑發(fā)生概率都小于1，第二個(gè)條件則保證體系演化的效率不會(huì)過于低下。CTSM是非常行之有效的一類KMC算法，但是選擇時(shí)需要特別的注意以保證效率。決定于具體體系以及模擬溫度。這在一定程度上增加了CTSM的實(shí)現(xiàn)及使用難度。低勢壘問題前面已經(jīng)指出，低勢壘的途徑需要特別注意。如果體系在演化過程中一直存在著勢壘較其他途徑低很多的一個(gè)或幾個(gè)途徑，會(huì)對模擬過程產(chǎn)生不利的影響。這個(gè)問題被稱之為低勢壘問題。低勢壘途徑對于KMC模擬最直接的影響就是大大縮短了模擬過程所涵蓋的時(shí)間跨度。這一點(diǎn)可以從方程(5)中看出。更為深刻的影響在于，這些由低勢壘的途徑聯(lián)系起來的組態(tài)會(huì)組成一個(gè)近似于封閉的族。體系會(huì)頻繁的訪問這些態(tài)，而其他的對于體系演化更為重要的高勢壘途徑被選擇的概率非常低，這顯然會(huì)降低KMC的模擬效率。例如，吸附原子在高指數(shù)金屬表面擴(kuò)散，其沿臺(tái)階的遷移所對應(yīng)的勢壘要遠(yuǎn)低于與臺(tái)階分離的移動(dòng)。這樣，KMC模擬的絕大部分時(shí)間內(nèi)吸附原子都在臺(tái)階處來回往復(fù)，而不會(huì)選擇離開臺(tái)階在平臺(tái)上擴(kuò)散。這顯然不是我們希望看到的情形。一種解決辦法是人為地將這些低勢壘加高以降低體系訪問這些組態(tài)的幾率，但是無法預(yù)測這種干擾是否會(huì)造成體系對于真實(shí)情況的嚴(yán)重偏離。另一種選擇是利用NRM或者CTSM進(jìn)行模擬，但是其效果如何尚待檢測。如果考察體系的勢能面，這類低勢壘的途徑一般處在一個(gè)"超勢阱"之中。體系在這個(gè)超勢阱中可以很快的達(dá)到熱平衡，所需時(shí)間要短于從其中逸出的時(shí)間。如果可以明確的知道超勢阱所包含的組態(tài)以及從超勢阱逸出的所有途徑，我們就可以按照Boltzmann分布合理的選擇其中一條途徑，使得體系向前演化。但是如何確定哪些組態(tài)包含在超勢阱之中以及體系是否已在其中達(dá)到熱平衡本身就是兩個(gè)難題。對于第一點(diǎn)，Mason提出可以利用Zobrist密鑰法標(biāo)定訪問過于頻繁的組態(tài)[7]；Novotny則提出通過建立及對角化一個(gè)描述體系在這些組態(tài)間演化的傳遞矩陣來解決第二點(diǎn)[8]。對這個(gè)問題的詳細(xì)討論已超出了本文的討論范圍，請參閱文獻(xiàn)[7]以及[8]。實(shí)體動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛方法OKMC上述的KMC都假設(shè)任何時(shí)候原子均處于其理想點(diǎn)陣格子上。但是很多情況下這種點(diǎn)陣映射是無效的，比如間隙原子或者位錯(cuò)。這類結(jié)構(gòu)缺陷的運(yùn)動(dòng)在材料的輻射損傷和老化過程中扮演著非常重要的角色。而且與單個(gè)原子或者空位的運(yùn)動(dòng)相比，這類缺陷的運(yùn)動(dòng)時(shí)間跨度更長，也更為復(fù)雜，比如間隙原子團(tuán)和空穴的湮沒，間隙原子團(tuán)的解構(gòu)/融合，或者位錯(cuò)的攀移/交滑移等等。傳統(tǒng)的KMC算法很難有效的處理這類問題，一方面是因?yàn)闀r(shí)間跨度太大，另一方面這類缺陷各自均可視為獨(dú)立的實(shí)體(object)，其運(yùn)動(dòng)更近似于系統(tǒng)激發(fā)，因此單個(gè)或幾個(gè)原子運(yùn)動(dòng)的積累效果很多情況下并不能有效地反應(yīng)這些實(shí)體的整體運(yùn)動(dòng)。實(shí)體動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛方法(ObjectkineticMonteCarlo,OKMC)就是為了處理這類問題而被提出的。OKMC在算法上與普通的KMC完全一樣。需要注意的地方是在OKMC中并不存在原子點(diǎn)陣。所有的實(shí)體在一個(gè)真空的箱子中按照其物理實(shí)質(zhì)離散化運(yùn)動(dòng)，比如位錯(cuò)環(huán)的最小移動(dòng)距離是其Burgers矢量大小，方向則為Burgers矢量方向；空位的移動(dòng)距離為第一近鄰或第二近鄰的原子間距，等等。模擬過程中我們需要追蹤該實(shí)體的形心，從而決定其位置、移動(dòng)距離等等。此外，OKMC中對于躍遷速率的確定也和普通的KMC有所區(qū)別。本文前面已經(jīng)指出，可以表達(dá)為的形式。普通的KMC假定為常數(shù)，不同途徑的由決定。但是在OKMC的模擬中，的直接確定非常困難，因此一般的策略是對于特定的事件(包括實(shí)體自身的運(yùn)動(dòng)以及不同實(shí)體間的反應(yīng)等)，躍遷勢壘保持恒定，而將前置因子視為實(shí)體規(guī)模(所包含的原子/空位數(shù)目)的函數(shù)，通過MD模擬得出，一般而言可以表示為形如的表達(dá)式，其中和是擬合參量，是實(shí)體規(guī)模。最后需要注意的是在OKMC的模型中，實(shí)體有空間范圍，因此需要一個(gè)額外的參數(shù)來表征其空間半徑(假設(shè)為球形分布，否則的數(shù)目多于一個(gè))。在模擬不同實(shí)體間的反應(yīng)時(shí)，需要特別考慮其形心的間距，如果小于"反應(yīng)距離"，即，反應(yīng)一定進(jìn)行，否則認(rèn)為兩個(gè)實(shí)體互相獨(dú)立。Domain利用OKMC研究了Fe-Cu合金的輻射損傷[9]，在模擬中考慮了間隙原子(空位)的聚合、間隙原子(空位)團(tuán)的發(fā)射、間隙原子-空位湮沒、空位團(tuán)對雜質(zhì)的捕獲、表面對于空位(團(tuán))的捕獲、甚至輻射轟擊引起的間隙原子(空位)萌生、增殖等等事件。從中可以看出，對于OKMC，一個(gè)棘手的問題是需要預(yù)先想到所有的事件。此外，OKMC所需要的所有參量基本上不可能通過原子模擬直接獲得，人為的設(shè)定參數(shù)不可避免。這些參數(shù)會(huì)在多大程度上決定OKMC的準(zhǔn)確程度無法預(yù)先得知。需要根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、調(diào)試。這些困難都限制了OKMC的普及。但是如前所述，這種方法可以有效地進(jìn)行大尺度的時(shí)間(天)和空間模擬(m以上)，而且對于缺陷的描述更為直接和符合直觀，因此在材料研究中同樣占有重要的地位。KMC的若干進(jìn)展等時(shí)蛙跳算法(-leapKMC)

引入這類算法前，我們先簡要介紹兩個(gè)常用的離散分布：泊松分布(PoissonDistribution,PD)以及二項(xiàng)式分布(BinomialDistribution,BD)。泊松隨機(jī)數(shù)定義為給定事件發(fā)生率以及觀測時(shí)間下事件發(fā)生的數(shù)目。如果用代表給定的發(fā)生數(shù)目，則恰好等于的概率是一個(gè)泊松分布：

(14)也即如果產(chǎn)生一個(gè)泊松隨機(jī)數(shù)序列，則這個(gè)序列符合泊松分布PD。需要指出，是無界的，范圍是任意非負(fù)整數(shù)。與其類似，二項(xiàng)式隨機(jī)數(shù)定義為重復(fù)次獨(dú)立的成功率均為的伯努利實(shí)驗(yàn)的成功數(shù)。如果給定成功數(shù)，則恰好等于的概率是一個(gè)二項(xiàng)式分布：

(15)為了和本文中的標(biāo)號(hào)一致，我們將躍遷的成功率表示為，將方程(15)重新寫為

(16)與PD不同，BD中的是有界的，為0到之間的任意整數(shù)?？梢钥闯觯绻麑⑦@兩種隨機(jī)數(shù)理解為給定躍遷路徑(發(fā)生率為)在一定的時(shí)間步長()內(nèi)發(fā)生的次數(shù)，則可以立即運(yùn)用于粒子數(shù)空間內(nèi)的KMC中，其時(shí)間范圍可以得到很大提高。這就是等時(shí)蛙跳算法-leapKMC[10,11]。-leapKMC方法最早由Gillespie提出，通過PD[方程(14)]，在給定時(shí)間步長下決定每個(gè)躍遷途徑發(fā)生的次數(shù)，然后將體系移到這些躍遷累計(jì)發(fā)生后產(chǎn)生的新態(tài)。因?yàn)槊恳徊侥M體系不止發(fā)生一次躍遷，所以模擬的速度可以大大加快。我們以多種反應(yīng)物在化學(xué)反應(yīng)爐中的演化為例加以詳細(xì)說明。設(shè)在爐內(nèi)共有種分子，在時(shí)刻各自的個(gè)數(shù)為，則在粒子數(shù)空間中構(gòu)成一個(gè)矢量，或稱為一個(gè)組態(tài)。總共有種反應(yīng)路徑。對于給定的，反應(yīng)速率是占據(jù)態(tài)的函數(shù)。此外，我們單獨(dú)定義一個(gè)矢量

，其中由通過反應(yīng)而得，即。因此的元素代表反應(yīng)所引起的種分

子的數(shù)目變化。由此建立算法如下：VI.PD--leapKMC[10]給定恒定時(shí)間步長；對于每條反應(yīng)途徑按照方程(14)生成泊松隨機(jī)數(shù)序列，按照模擬步數(shù)從序列中找出每種反應(yīng)發(fā)生的次數(shù)；按照更新體系；模擬時(shí)間前進(jìn)；重復(fù)上述過程。Gillespie仔細(xì)考慮了的選擇條件，稱為蛙跳條件(leapcondition)：

(17)其中

如前所述，沒有上限，因此即使?jié)M足方程(17)，在模擬過程中也可能會(huì)出現(xiàn)某種分子總數(shù)為負(fù)數(shù)的情況，這顯然不符合實(shí)際，也是PD--leapKMC的一個(gè)弱點(diǎn)。Tian和Burrage提出可以用二項(xiàng)式分布BD取代PD，因?yàn)橛猩舷?，所以可以有效的解決這個(gè)問題。此外，他們對于某種分子參與多種反應(yīng)的情況也進(jìn)行了考慮，從而提高了-leapKMC的穩(wěn)定性和普適性。其算法如下：VII.BD--leapKMC[11]

給定恒定時(shí)間步長，滿足；對于每條反應(yīng)途徑按照方程(16)生成二項(xiàng)式隨機(jī)數(shù)序列，按照模擬步數(shù)從序列中找出每種反應(yīng)發(fā)生的次數(shù)；如果有某種分子同時(shí)參與了和，則首先生成然后通過確定的發(fā)生次數(shù)；按照更新體系；模擬時(shí)間前進(jìn)；重復(fù)上述過程。步驟1、2中出現(xiàn)的是參與反應(yīng)的各類分子的個(gè)數(shù)的最小值，即此外Gillespie，Tian和Burrage還考慮用預(yù)測時(shí)刻體系狀態(tài)的方法來進(jìn)一步提高精度。具體請參閱文獻(xiàn)[10,11]。如果-leap算法和OKMC結(jié)合起來可以進(jìn)一步加大模擬的時(shí)間尺度，但是目前還沒有這方面工作的介紹。基于即時(shí)動(dòng)態(tài)分析的KMC方法(on-the-flyKMC)到目前為止，所有的KMC都是在模擬之前建立好所有可能的躍遷途徑。但是實(shí)際上"所有"是很難達(dá)到的目標(biāo)。因?yàn)楹芏嗤緩竭h(yuǎn)離一般的直覺，而且在演化過程中體系有可能尋找到新的途徑。因此，躍遷途徑應(yīng)該隨著體系的演化而不斷更新，是動(dòng)態(tài)的過程。Henkelman和J?nsson將途徑搜索和KMC結(jié)合起來，提出了即時(shí)動(dòng)態(tài)的KMC方法on-the-flyKMC[12]：在每一個(gè)穩(wěn)態(tài)(勢阱)處，選定一個(gè)激活原子(一般是近鄰不飽和的原子)，在以其為中心的局部區(qū)域內(nèi)引入呈高斯分布的隨機(jī)位移，即加入擾動(dòng)，然后利用dimer方法[13]尋找所有可能的躍遷途徑。建立起即時(shí)的途徑庫之后再通過普通KMC算法進(jìn)行模擬。顯然，這種方法的計(jì)算量非常大，需要一個(gè)有效的標(biāo)識(shí)方法來識(shí)別所有已經(jīng)遇到過的途徑以避免重復(fù)計(jì)算。Trushin提出可以利用包括至激活原子第三殼層的所有格點(diǎn)(順時(shí)針排列)的占據(jù)與否(分別標(biāo)記為1和0)來構(gòu)建二進(jìn)制數(shù)，從而根據(jù)始態(tài)和終態(tài)的標(biāo)號(hào)來唯一地標(biāo)識(shí)某條途徑[14]，例如，激活原子標(biāo)為"1"，其第一殼層的原子標(biāo)記為"2","3",,""，依此類推，然后將原子的標(biāo)號(hào)""作為二進(jìn)制的數(shù)位，這樣，每一個(gè)穩(wěn)態(tài)都有唯一的一個(gè)二進(jìn)制數(shù)與之對應(yīng)。雖然仍不完善，但是這種方法具有非常清晰的邏輯結(jié)構(gòu)，具有良好的擴(kuò)展性。和KMC方法一般情況下KMC的大部分時(shí)間花費(fèi)在選擇途徑上。如果采用普通的方法，即循環(huán)疊加直至從而選擇，這種情況下計(jì)算用時(shí)與途徑數(shù)目呈線性增長，即算法。按照二叉樹安排不同數(shù)目的之和可以改進(jìn)到[15]：

將所有作為樹葉(不足2整數(shù)次冪的葉子由0填補(bǔ))，每兩片葉子之和作為父節(jié)點(diǎn)，依次類推直至樹根。一株二叉樹構(gòu)建完畢后，生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，由樹根開始尋找，若不大于左子節(jié)點(diǎn)，沿左分支向下尋找；否則設(shè)，沿右分支向下尋找，直至樹葉，體系按途徑演化。Slepoy和Thompson等進(jìn)一步提出分流-拒絕(composition-rejection,CR)方法以實(shí)現(xiàn)搜索用時(shí)與途徑總數(shù)無關(guān)的算法[16]：(1)先找出和，按照()將條途徑分為個(gè)組，，(2)然后生成隨機(jī)數(shù)，按照上述二叉樹尋找所落入的組別，(3)再生成兩個(gè)隨機(jī)數(shù)和，設(shè)，其中為該組中包含的途徑數(shù)，，如果，則選擇途徑，否則重復(fù)步驟(3)，直至有一條途徑被選中為止?？梢钥闯?，CR算法雖然搜索速度很快，但是每一步KMC需要產(chǎn)生至少4個(gè)隨機(jī)數(shù)(用于確定前進(jìn)時(shí)間)，因此需要高質(zhì)量的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。不過對于躍遷途徑復(fù)雜的體系演化而言，CR的效率無疑是很有吸引力的。

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[16]A.Slepoy,A.P.ThompsonandS.J.Plimpton,J.Chem.Phys.128,205101(2008).資料來源量子化學(xué)網(wǎng)/content/%E5%8A%A8%E5%8A%9B%E5%AD%A6%E8%92%99%E7%89%B9%E5%8D%A1%E6%B4%9B%E6%96%B9%E6%B3%95kmc%E5%8F%8A%E7%9B%B8%E5%85%B3%E8%AE%A8%E8%AE%BA附錄資料：不需要的可以自行刪除教你如何保護(hù)筆記本HYPERLINK""一、每天關(guān)機(jī)前要做的清洗:雙擊“我的電腦”——右鍵點(diǎn)C盤——點(diǎn)“屬性”——點(diǎn)“磁盤清理”——點(diǎn)“確定”——再點(diǎn)“是”——再點(diǎn)“確定”。清理過程中，您可看得到未經(jīng)您許可（您可點(diǎn)“查看文件”看，就知道了）進(jìn)來的“臨時(shí)文件”被清除了，盤的空間多了。對D，E，F(xiàn)盤也要用這法進(jìn)行。二、隨時(shí)要進(jìn)行的清理:打開網(wǎng)頁——點(diǎn)最上面一排里的“工具”——點(diǎn)“Internet選項(xiàng)”——再點(diǎn)中間的“Internet臨時(shí)文件”中的“刪除文件”——再在“刪除所有脫機(jī)內(nèi)容”前的方框里打上勾——再點(diǎn)“確定”——清完后又點(diǎn)“確定”。這樣，可為打開網(wǎng)和空間提高速度。三、一星期進(jìn)行的盤的垃圾清理:點(diǎn)“開始”——用鼠標(biāo)指著“所有程序”，再指著“附件”，再指著“系統(tǒng)工具”，再點(diǎn)“磁盤粹片整理程序”——點(diǎn)C盤，再點(diǎn)“碎片整理”（這需要很長時(shí)間，最好在您去吃飯和沒用電腦時(shí)進(jìn)行。清理中您可看到您的盤里的狀況，可將清理前后對比一下）——在跳出“清理完成”后點(diǎn)“關(guān)閉”。按上述，對D，E，F(xiàn)盤分別進(jìn)行清理。電腦系統(tǒng)越來越慢，怎么刪除臨時(shí)文件啊1.關(guān)閉"休眠"方法:打開[控制面板]→[電源選項(xiàng)]→[休眠],把"啟用休眠"前面的勾去掉說明:休眠是系統(tǒng)長時(shí)間一種待機(jī)狀態(tài),使您在長時(shí)間離開電腦時(shí)保存操作狀態(tài),如果您不是經(jīng)常開著電腦到別處去的話,那就把它關(guān)了吧!☆立即節(jié)省:256M2.關(guān)閉"系統(tǒng)還原"方法:打開[控制面板]→[系統(tǒng)]→[系統(tǒng)還原],把"在所有驅(qū)動(dòng)器上關(guān)閉系統(tǒng)還原'勾上說明:系統(tǒng)還原是便于用戶誤操作或產(chǎn)生軟件問題時(shí)的一種挽救手段,可以回復(fù)到誤操作以前的狀態(tài).不建議初級(jí)用戶使用.當(dāng)然,它采用的是跟蹤手段,需要記錄大量信息,所消耗的資源也要很大的.☆立即節(jié)省:數(shù)百M(fèi)(根據(jù)還原點(diǎn)的多少而不同)您也可以在不關(guān)閉系統(tǒng)還原的前提下,相應(yīng)的減少系統(tǒng)還原所占的磁盤空間,這只會(huì)減少可用還原點(diǎn)的數(shù)目,一般還原點(diǎn)有一兩個(gè)就夠了吧.方法:...[系統(tǒng)還原]-選擇一個(gè)"可用驅(qū)動(dòng)器"-[設(shè)置]-調(diào)整"要使用的磁盤空間"3.關(guān)閉"遠(yuǎn)程管理"方法:打開[控制面板]→[系統(tǒng)]→[遠(yuǎn)程],把"允許從這臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送遠(yuǎn)程協(xié)助邀請"前面的勾去掉.說明:誰會(huì)經(jīng)常用到這種功能呢?它占用的不是磁盤空間,但是會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行速度.☆提高系統(tǒng)性能4.關(guān)閉"自動(dòng)更新"方法:打開[控制面板]→[自動(dòng)更新]→選"關(guān)閉自動(dòng)更新"說明:系統(tǒng)更新占用的也不是磁盤空間,您可以在有可用更新時(shí)到微軟的更新頁面上更新,而不是總需要一個(gè)進(jìn)程監(jiān)視那是不是有可用更新.☆提高系統(tǒng)性能5.關(guān)閉"索引服務(wù)"方法:[開始]→[運(yùn)行]→輸入"msconfig"→[服務(wù)]去掉indexingservise前面的勾說明:索引服務(wù)是提高系統(tǒng)搜索速的的,誰沒事總在系統(tǒng)里搜來搜去啊☆提高系統(tǒng)性能6.減少開機(jī)加載的啟動(dòng)項(xiàng)方法:[開始]→[運(yùn)行]→輸入"msconfig"→[啟動(dòng)]去掉不必要的啟動(dòng)項(xiàng)說明:必要的啟動(dòng)項(xiàng)一般"系統(tǒng)盤\windows\system32下的最好不要去掉;而肯定能去掉的有TINTSETPIMJPMIGIMSCMIGQQ等☆加快開機(jī)速度7.合理設(shè)置虛擬內(nèi)存方法:打開[控制面板]→[系統(tǒng)]→[高級(jí)]-[性能]設(shè)置-[高級(jí)]-[虛擬內(nèi)存]更改-在"自定義大小"中填入數(shù)值說明:一般的最小值是物理內(nèi)存的1.5倍,最大值是物理內(nèi)存的3倍;如果您經(jīng)常運(yùn)行大型軟件的話最小值應(yīng)該設(shè)為(物理內(nèi)存*1.5*0.2+物理內(nèi)存*1.5),最大值應(yīng)為(物理內(nèi)存*3*0.2+物理內(nèi)存*3)☆提高系統(tǒng)性能8.取消系統(tǒng)失敗時(shí)的日志文件和詢問打開[控制面板]→[系統(tǒng)]→[高級(jí)]→[啟動(dòng)和故障恢復(fù)]→[系統(tǒng)失敗]去掉"將事件寫入系統(tǒng)日志""發(fā)送錯(cuò)誤警報(bào)"☆提高系統(tǒng)性能9.刪除無用的文件方法:打開[控制面板]→[文件夾選項(xiàng)]→[查看]→[顯示所有文件和文件夾]C:\DocumentsandSettings\用戶名\Cookies\除index文件外的所有文件(瀏覽網(wǎng)頁產(chǎn)生的記錄文件)C:\DocumentsandSettings\用戶名\LocalSettings\Temp\下的所有文件（用戶臨時(shí)文件）C:\DocumentsandSettings\用戶名\LocalSettings\TemporaryInternetFiles\下的所有文件(瀏覽網(wǎng)頁記錄的多媒體信息,加速以后瀏覽)C:\DocumentsandSettings\用戶名\LocalSettings\History\下的所有文件（訪問歷史紀(jì)錄）C:\DocumentsandSettings\用戶名\Recent\下的所有文件（最近瀏覽文件的快捷方式）C:\WINDOWS\Temp\下的所有文件（臨時(shí)文件）C:\WINDOWS\ServicePackFiles下的所有文件（升級(jí)sp1或sp2后的備份文件）C:\WINDOWS\DriverCache\i386下的壓縮文件(驅(qū)動(dòng)程序的備份文件)C:\WINDOWS\SoftwareDistribution\download下的所有文件(未完成的軟件下載)C:\Windows\下以$u...開頭的隱藏文件(微軟更新安裝文件備份)☆立即節(jié)省:數(shù)百M(fèi)10.磁盤碎片整理下面該做的就是磁盤碎片整理了,只有整理之后才能獲得更多的空間哦^_^方法:[開始]→[程序]→[附件]→[系統(tǒng)工具]→[磁盤碎片整理]...(記得先"分析"后"整理")二。發(fā)信人:liushafeng(終結(jié)者),信區(qū):Hardware標(biāo)題:減少WinXP資源占用的八大技巧發(fā)信站:紫金飛鴻(SunJun416:25:482006)WindowsXP被微軟稱為其歷史上最優(yōu)秀的操作系統(tǒng)，有讓你眼花繚亂的各種功能、更快的速度，當(dāng)然這一切都對計(jì)算機(jī)的硬件提出了更高的要求，如果你希望WindowsXP能夠盡可能少地占用你有限的雖然WindowsXP被微軟自稱為有史以來最穩(wěn)定、功能最強(qiáng)大的Windows操作系統(tǒng)，并且運(yùn)行速度飛快——啟動(dòng)速度甚至比同樣配置的Win2000還要快許多，你可能依然不滿足于此，希望一、使用樸素界面XP安裝后默認(rèn)的界面包括任務(wù)欄、開始選單、桌面背景、窗口、按鈕等都采用的是XP的豪華、炫目的風(fēng)格，但缺點(diǎn)顯而易見，它們將消耗掉不少系統(tǒng)資源，但實(shí)用意義不大。[方法]鼠標(biāo)右鍵單擊桌面空白處，在彈出選單點(diǎn)擊“屬性”進(jìn)入顯示屬性設(shè)置窗口，將“主題、外觀”都設(shè)置為“Windows經(jīng)典”，將桌面背景設(shè)置為“無”，按確定保存退出。二、減少啟動(dòng)時(shí)加載項(xiàng)目許多應(yīng)用程序在安裝時(shí)都會(huì)自作主張?zhí)砑又料到y(tǒng)啟動(dòng)組，每次啟動(dòng)系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，這不僅延長了啟動(dòng)時(shí)間，而且啟動(dòng)完成后系統(tǒng)資源已經(jīng)被吃掉不少![方法]選擇“開始”選單的“運(yùn)行”，鍵入“msconfig”啟動(dòng)“系統(tǒng)配置實(shí)用程序”，進(jìn)入“啟動(dòng)”標(biāo)，在此窗口列出了系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)加載的項(xiàng)目及來源，仔細(xì)查看你是否需要它自動(dòng)加載，否則清除項(xiàng)目前的復(fù)選框，加載的項(xiàng)目愈少，啟動(dòng)的速度自然愈快。此項(xiàng)需要重新啟動(dòng)方能生效。三、優(yōu)化視覺效果[方法]選擇“系統(tǒng)屬性”中的“高級(jí)”標(biāo)簽進(jìn)入“性能選項(xiàng)”界面，其中“視覺效果”中可供選擇的包括:自動(dòng)設(shè)置為最佳、最佳外觀、最佳性能、自定義。選中的效果越多則占用的系統(tǒng)資源越多，選定“最佳性能”項(xiàng)將關(guān)閉列表中列出諸如淡入淡出、平滑滾動(dòng)、滑動(dòng)打開等所有視覺效果。四、關(guān)閉系統(tǒng)還原默認(rèn)情況下系統(tǒng)還原功能處于啟用狀態(tài)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器約被占用高達(dá)4%～12%的硬盤空間，并且系統(tǒng)還原的監(jiān)視系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建還原點(diǎn)，這樣在后臺(tái)運(yùn)行就會(huì)占用較多的系統(tǒng)資源。[方法]鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊桌面“我的電腦”中的“屬性”進(jìn)入“系統(tǒng)屬性”設(shè)置窗口，選擇“系統(tǒng)還原”標(biāo)簽，將“在所有驅(qū)動(dòng)器上關(guān)閉系統(tǒng)還原”置為選中狀態(tài)五、加快選單顯示速度[方法]運(yùn)行注冊表編輯器，進(jìn)入“HKEY_CURRENT_USERControlPanelDesktop”，將名稱為MenuShowDelay的數(shù)據(jù)值由原來默認(rèn)的400修改為0，修改后XP的開始選單、甚至應(yīng)用軟件的選單顯示速度都會(huì)明顯加快。六、啟用DMA傳輸模式所謂DMA，即直接存儲(chǔ)器存儲(chǔ)模式，指計(jì)算機(jī)周邊設(shè)備(主要指硬盤)可直接與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，這樣可加快硬盤讀寫速度，提高速據(jù)傳輸速率。[方法]選擇“系統(tǒng)屬性”中的“硬件”標(biāo)簽，打開“設(shè)備管理器”，其中“IDE控制器”有兩項(xiàng)“PrimaryIDEChannel”及“SecondaryIDEChannel”，依次進(jìn)入“屬性→高級(jí)設(shè)置”，該對話框會(huì)列出目前IDE接口所連接設(shè)備的傳輸模式，點(diǎn)擊列表按鈕將“傳輸模式”設(shè)置為“DMA(若可用七、移動(dòng)臨時(shí)文件儲(chǔ)存路徑多數(shù)應(yīng)用軟件在運(yùn)行時(shí)都會(huì)產(chǎn)生臨時(shí)文件，而且這些臨時(shí)文件都默認(rèn)保存于啟動(dòng)分區(qū)C盤，長時(shí)間頻繁讀寫C盤極易產(chǎn)生大量文件碎片，從而影響C盤性能，而C盤又是儲(chǔ)存系統(tǒng)啟動(dòng)核心文件的分區(qū)，C盤的性能直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性與運(yùn)行效率。應(yīng)盡量將應(yīng)用軟件安裝于啟動(dòng)盤以外的分區(qū)并定期對硬盤進(jìn)行整理，此舉可最大程度避免產(chǎn)生磁盤碎片，將啟動(dòng)或讀寫速度保持在最佳狀態(tài)。InternetExplorer臨時(shí)文件夾[方法]在IE主窗口中，依次進(jìn)入“工具→Internet選項(xiàng)→常規(guī)”標(biāo)簽，打開“Internet臨時(shí)文件”設(shè)置界面，點(diǎn)擊“移動(dòng)文件夾”按鈕將原來保存于C盤的臨時(shí)目錄移動(dòng)至C盤以外的驅(qū)動(dòng)器中，如果你使用的是寬帶，可將“臨時(shí)文件夾”使用空間設(shè)置為最小值1M刻錄時(shí)產(chǎn)生的臨時(shí)文件[方法]文件在刻錄之前都會(huì)保存于C盤的刻錄臨時(shí)文件夾中，進(jìn)入資源管理器，選擇刻錄機(jī)盤符并單擊鼠標(biāo)右鍵選單的“屬性”項(xiàng)，在“錄制”標(biāo)簽下可將此臨時(shí)文件夾安置于其它驅(qū)動(dòng)器。我的文檔[方法]鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“我的文檔”，在屬性設(shè)置項(xiàng)中可將“我的文檔”默認(rèn)的保存路徑修改至其它盤符。八、增加虛擬內(nèi)存[方法]進(jìn)入“性能選項(xiàng)”的“高級(jí)”設(shè)置窗口，首先將“處理器計(jì)劃”及“內(nèi)存使用”都調(diào)整為“程序”優(yōu)化模式。點(diǎn)擊“更改”按鈕進(jìn)入虛擬內(nèi)存設(shè)置窗口，若你的內(nèi)存大于256M，建議你禁用分頁文件。默認(rèn)的分頁文件為物理內(nèi)存的1.5倍。禁用系統(tǒng)緩存需重新啟動(dòng)系統(tǒng)。如果你的內(nèi)存低于256M，請勿禁用分頁文件，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或無法再啟動(dòng)XP!三windows使用時(shí)間長了，自然就會(huì)產(chǎn)生這樣那樣的臨時(shí)文件，影響系統(tǒng)速度，讓人煩心。對于老鳥來說，可以通過修改注冊表、手動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)性能來提高速度，而對新手來說比較困難。這里我們可以下載一些專門的系統(tǒng)優(yōu)化軟件，進(jìn)行一些簡單的設(shè)計(jì)，就能達(dá)到我們想要的效果。這里我推薦一些常用又好使的軟件：WINDOWS優(yōu)化王、優(yōu)化大師、超級(jí)兔子等。其中WINDOWS優(yōu)化王非常好用，一看就會(huì)、功能全面、省時(shí)省心。完全清理[毒]垃圾藏在XP中的一個(gè)秘密武器，可以完整清除垃圾文件藏在XP中的一個(gè)秘密武器，可以完整清除垃圾文件你有用過Windows內(nèi)置的清理磁盤功能嗎？它并不能完全地清洗Windows內(nèi)不需要的檔案，因?yàn)樗墓δ鼙浑[藏了，本篇將會(huì)把它被封印了的功能完全打開。適用的窗口板本除了Win95及Win98外這個(gè)方法階適用于Win98se、Win2000、WinME、WinXP現(xiàn)在介紹兩個(gè)「清理磁盤」工具的指令：SAGESET及SAGERUN首先在「開始」>「執(zhí)行」然后輸入cleanmgr/sageset:99設(shè)定:特別模式「清理磁盤」工具會(huì)執(zhí)行，你會(huì)發(fā)覺多了很多清理選擇，選擇你想要清理的檔案，通常全部都可以刪除，完成你的選擇后再按「確定」。然后再打開「開始」>「運(yùn)行」輸入：cleanmgr/SAGERUN:99殺毒1這種情況往往表現(xiàn)在打開IE時(shí)，在IE界面的左下框里提示：正在打開網(wǎng)頁，但老半天沒響應(yīng)。在任務(wù)管理器里查看進(jìn)程，（進(jìn)入方法，把鼠標(biāo)放在任務(wù)欄上，按右鍵—任務(wù)管理器—進(jìn)程）看看CPU的占用率如何，如果是100%，可以肯定，是感染了病毒，這時(shí)你想運(yùn)行其他程序簡直就是受罪。這就要查查是哪個(gè)進(jìn)程貪婪地占用了CPU資源．找到后，最好把名稱記錄下來，然后點(diǎn)擊結(jié)束，如果不能結(jié)束，則要啟動(dòng)到安全模式下把該東東刪除，還要進(jìn)入注冊表里，（方法：開始—運(yùn)行，輸入regedit）在注冊表對話框里，點(diǎn)編輯—查找，輸入那個(gè)程序名，找到后，點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵刪除，然后再進(jìn)行幾次的搜索，往往能徹底刪除干凈。殺毒2今天在這里為大家提供兩則小技巧，以便幫你強(qiáng)行殺死頑固病毒進(jìn)程。根據(jù)進(jìn)程名查殺這種方法是通過WinXP系統(tǒng)下的taskkill命令來實(shí)現(xiàn)的，在使用該方法之前，首先需要打開系統(tǒng)的進(jìn)程列表界面，找到病毒進(jìn)程所對應(yīng)的具體進(jìn)程名。接著依次單擊“開始→運(yùn)行”命令，在彈出的系統(tǒng)運(yùn)行框中，運(yùn)行“cmd”命令；再在DOS命令行中輸入“taskkill/imaaa”格式的字符串命令，單擊回車鍵后，頑固的病毒進(jìn)程“aaa”就被強(qiáng)行殺死了。比方說，要強(qiáng)行殺死“conime。exe”病毒進(jìn)程，只要在命令提示符下執(zhí)行“taskkill/imconime。exe”命令，要不了多久，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)返回結(jié)果。根據(jù)進(jìn)程號(hào)查殺上面的方法，只對部分病毒進(jìn)程有效，遇到一些更“頑固”的病毒進(jìn)程，可能就無濟(jì)于事了。此時(shí)你可以通過Win2000以上系統(tǒng)的內(nèi)置命令——ntsd，來強(qiáng)行殺死一切病毒進(jìn)程，因?yàn)樵撁畛齋ystem進(jìn)程、SMSS。EXE進(jìn)程、CSRSS。EXE進(jìn)程不能“對付”外，基本可以對付其它一切進(jìn)程。但是在使用該命令殺死病毒進(jìn)程之前，需要先查找到對應(yīng)病毒進(jìn)程的具體進(jìn)程號(hào)?？紤]到系統(tǒng)進(jìn)程列表界面在默認(rèn)狀態(tài)下，是不顯示具體進(jìn)程號(hào)的，因此你可以首先打開系統(tǒng)任務(wù)管理器窗口，再單擊“查看”菜單項(xiàng)下面的“選擇列”命令，在彈出的設(shè)置框中，將“PID(進(jìn)程標(biāo)志符)”選項(xiàng)選中，單擊“確定”按鈕。返回到系統(tǒng)進(jìn)程列表頁面中后，你就能查看到對應(yīng)病毒進(jìn)程的具體PID了。接著打開系統(tǒng)運(yùn)行對話框，在其中運(yùn)行“cmd”命令，在命令提示符狀態(tài)下輸入“ntsd-cq-pPID”命令，就可以強(qiáng)行將指定PID的病毒進(jìn)程殺死了。例如，發(fā)現(xiàn)某個(gè)病毒進(jìn)程的PID為“444”，那么可以執(zhí)行“ntsd-cq-p444”命令，來殺死這個(gè)病毒進(jìn)程。殺毒3Windows任務(wù)管理器是大家對進(jìn)程進(jìn)行管理的主要工具，在它的“進(jìn)程”選項(xiàng)卡中能查看當(dāng)前系統(tǒng)進(jìn)程信息。在默認(rèn)設(shè)置下，一般只能看到映像名稱、用戶名、CPU占用、內(nèi)存使用等幾項(xiàng)，而更多如I/O讀寫、虛擬內(nèi)存大小等信息卻被隱藏了起來?？蓜e小看了這些被隱藏的信息，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)莫名其妙的故障時(shí)，沒準(zhǔn)就能從它們中間找出突破口。1.查殺會(huì)自動(dòng)消失的雙進(jìn)程木馬前段時(shí)間朋友的電腦中了某木馬，通過任務(wù)管理器查出該木馬進(jìn)程為“system.exe”，終止它后再刷新，它又會(huì)復(fù)活。進(jìn)入安全模式把c:＼windows＼system32＼system.exe刪除，重啟后它又會(huì)重新加載，怎么也無法徹底清除它。從此現(xiàn)象來看，朋友中的應(yīng)該是雙進(jìn)程木馬。這種木馬有監(jiān)護(hù)進(jìn)程，會(huì)定時(shí)進(jìn)行掃描，一旦發(fā)現(xiàn)被監(jiān)護(hù)的進(jìn)程遭到查殺就會(huì)復(fù)活它。而且現(xiàn)在很多雙進(jìn)程木馬互為監(jiān)視，互相復(fù)活。因此查殺的關(guān)鍵是找到這“互相依靠”的兩個(gè)木馬文件。借助任務(wù)管理器的PID標(biāo)識(shí)可以找到木馬進(jìn)程。調(diào)出Windows任務(wù)管理器，首先在“查看→選擇列”中勾選“PID（進(jìn)程標(biāo)識(shí)符）”，這樣返回任務(wù)管理器窗口后可以看到每一個(gè)進(jìn)程的PID標(biāo)識(shí)。這樣當(dāng)我們終止一個(gè)進(jìn)程，它再生后通過PID標(biāo)識(shí)就可以找到再生它的父進(jìn)程。啟動(dòng)命令提示符窗口，執(zhí)行“taskkill/imsystem.exe/f”命令。刷新一下電腦后重新輸入上述命令，可以看到這次終止的system.exe進(jìn)程的PID為1536，它屬于PID為676的某個(gè)進(jìn)程。也就是說PID為1536的system.exe進(jìn)程是由PID為676的進(jìn)程創(chuàng)建的。返回任務(wù)管理器，通過查詢進(jìn)程PID得知它就是“internet.exe”進(jìn)程。找到了元兇就好辦了，現(xiàn)在重新啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入安全模式，使用搜索功能找到木馬文件c:＼windows＼internet.exe，然后將它們刪除即可。前面無法刪除system.exe，主要是由于沒有找到internet.exe（且沒有刪除其啟動(dòng)鍵值），導(dǎo)致重新進(jìn)入系統(tǒng)后internet.exe復(fù)活木馬。2.揪出狂寫硬盤的P2P程序單位一電