| [0b990d] | 1 | //
|
|---|
| 2 | // ossscf.cc --- implementation of the open shell singlet SCF class
|
|---|
| 3 | //
|
|---|
| 4 | // Copyright (C) 1996 Limit Point Systems, Inc.
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|---|
| 5 | //
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|---|
| 6 | // Author: Edward Seidl <seidl@janed.com>
|
|---|
| 7 | // Maintainer: LPS
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|---|
| 8 | //
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|---|
| 9 | // This file is part of the SC Toolkit.
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|---|
| 10 | //
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|---|
| 11 | // The SC Toolkit is free software; you can redistribute it and/or modify
|
|---|
| 12 | // it under the terms of the GNU Library General Public License as published by
|
|---|
| 13 | // the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
|
|---|
| 14 | // any later version.
|
|---|
| 15 | //
|
|---|
| 16 | // The SC Toolkit is distributed in the hope that it will be useful,
|
|---|
| 17 | // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
|
|---|
| 18 | // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
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|---|
| 19 | // GNU Library General Public License for more details.
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|---|
| 20 | //
|
|---|
| 21 | // You should have received a copy of the GNU Library General Public License
|
|---|
| 22 | // along with the SC Toolkit; see the file COPYING.LIB. If not, write to
|
|---|
| 23 | // the Free Software Foundation, 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
|
|---|
| 24 | //
|
|---|
| 25 | // The U.S. Government is granted a limited license as per AL 91-7.
|
|---|
| 26 | //
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|---|
| 27 |
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|---|
| 28 | #ifdef __GNUC__
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|---|
| 29 | #pragma implementation
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|---|
| 30 | #endif
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|---|
| 31 |
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|---|
| 32 | #include <math.h>
|
|---|
| 33 |
|
|---|
| 34 | #include <util/misc/timer.h>
|
|---|
| 35 | #include <util/misc/formio.h>
|
|---|
| 36 | #include <util/state/stateio.h>
|
|---|
| 37 |
|
|---|
| 38 | #include <math/scmat/block.h>
|
|---|
| 39 | #include <math/scmat/blocked.h>
|
|---|
| 40 | #include <math/scmat/local.h>
|
|---|
| 41 |
|
|---|
| 42 | #include <math/optimize/scextrapmat.h>
|
|---|
| 43 |
|
|---|
| 44 | #include <chemistry/qc/basis/petite.h>
|
|---|
| 45 |
|
|---|
| 46 | #include <chemistry/qc/scf/scflocal.h>
|
|---|
| 47 | #include <chemistry/qc/scf/scfops.h>
|
|---|
| 48 | #include <chemistry/qc/scf/effh.h>
|
|---|
| 49 | #include <chemistry/qc/scf/ossscf.h>
|
|---|
| 50 |
|
|---|
| 51 | using namespace std;
|
|---|
| 52 | using namespace sc;
|
|---|
| 53 |
|
|---|
| 54 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|---|
| 55 | // OSSSCF
|
|---|
| 56 |
|
|---|
| 57 | static ClassDesc OSSSCF_cd(
|
|---|
| 58 | typeid(OSSSCF),"OSSSCF",1,"public SCF",
|
|---|
| 59 | 0, 0, 0);
|
|---|
| 60 |
|
|---|
| 61 | OSSSCF::OSSSCF(StateIn& s) :
|
|---|
| 62 | SavableState(s),
|
|---|
| 63 | SCF(s),
|
|---|
| 64 | cl_fock_(this),
|
|---|
| 65 | op_focka_(this),
|
|---|
| 66 | op_fockb_(this)
|
|---|
| 67 | {
|
|---|
| 68 | cl_fock_.result_noupdate() =
|
|---|
| 69 | basis_matrixkit()->symmmatrix(so_dimension());
|
|---|
| 70 | cl_fock_.restore_state(s);
|
|---|
| 71 | cl_fock_.result_noupdate().restore(s);
|
|---|
| 72 |
|
|---|
| 73 | op_focka_.result_noupdate() =
|
|---|
| 74 | basis_matrixkit()->symmmatrix(so_dimension());
|
|---|
| 75 | op_focka_.restore_state(s);
|
|---|
| 76 | op_focka_.result_noupdate().restore(s);
|
|---|
| 77 |
|
|---|
| 78 | op_fockb_.result_noupdate() =
|
|---|
| 79 | basis_matrixkit()->symmmatrix(so_dimension());
|
|---|
| 80 | op_fockb_.restore_state(s);
|
|---|
| 81 | op_fockb_.result_noupdate().restore(s);
|
|---|
| 82 |
|
|---|
| 83 | s.get(user_occupations_);
|
|---|
| 84 | s.get(tndocc_);
|
|---|
| 85 | s.get(nirrep_);
|
|---|
| 86 | s.get(ndocc_);
|
|---|
| 87 | s.get(osa_);
|
|---|
| 88 | s.get(osb_);
|
|---|
| 89 |
|
|---|
| 90 | // now take care of memory stuff
|
|---|
| 91 | init_mem(6);
|
|---|
| 92 | }
|
|---|
| 93 |
|
|---|
| 94 | OSSSCF::OSSSCF(const Ref<KeyVal>& keyval) :
|
|---|
| 95 | SCF(keyval),
|
|---|
| 96 | cl_fock_(this),
|
|---|
| 97 | op_focka_(this),
|
|---|
| 98 | op_fockb_(this)
|
|---|
| 99 | {
|
|---|
| 100 | cl_fock_.compute()=0;
|
|---|
| 101 | cl_fock_.computed()=0;
|
|---|
| 102 |
|
|---|
| 103 | op_focka_.compute()=0;
|
|---|
| 104 | op_focka_.computed()=0;
|
|---|
| 105 |
|
|---|
| 106 | op_fockb_.compute()=0;
|
|---|
| 107 | op_fockb_.computed()=0;
|
|---|
| 108 |
|
|---|
| 109 | // calculate the total nuclear charge
|
|---|
| 110 | double Znuc=molecule()->nuclear_charge();
|
|---|
| 111 |
|
|---|
| 112 | // check to see if this is to be a charged molecule
|
|---|
| 113 | double charge = keyval->doublevalue("total_charge");
|
|---|
| 114 | int nelectrons = (int)(Znuc-charge+1.0e-4);
|
|---|
| 115 |
|
|---|
| 116 | // figure out how many doubly occupied shells there are
|
|---|
| 117 | if (keyval->exists("ndocc")) {
|
|---|
| 118 | tndocc_ = keyval->intvalue("ndocc");
|
|---|
| 119 | } else {
|
|---|
| 120 | tndocc_ = (nelectrons-2)/2;
|
|---|
| 121 | if ((nelectrons-2)%2) {
|
|---|
| 122 | ExEnv::err0() << endl << indent
|
|---|
| 123 | << "OSSSCF::init: Warning, there's a leftover electron.\n"
|
|---|
| 124 | << incindent
|
|---|
| 125 | << indent << "total_charge = " << charge << endl
|
|---|
| 126 | << indent << "total nuclear charge = " << Znuc << endl
|
|---|
| 127 | << indent << "ndocc_ = " << tndocc_ << endl << decindent;
|
|---|
| 128 | }
|
|---|
| 129 | }
|
|---|
| 130 |
|
|---|
| 131 | ExEnv::out0() << endl << indent << "OSSSCF::init: total charge = "
|
|---|
| 132 | << Znuc-2*tndocc_-2 << endl << endl;
|
|---|
| 133 |
|
|---|
| 134 | nirrep_ = molecule()->point_group()->char_table().ncomp();
|
|---|
| 135 |
|
|---|
| 136 | if (nirrep_==1) {
|
|---|
| 137 | ExEnv::err0() << indent << "OSSSCF::init: cannot do C1 symmetry\n";
|
|---|
| 138 | abort();
|
|---|
| 139 | }
|
|---|
| 140 |
|
|---|
| 141 | osa_=-1;
|
|---|
| 142 | osb_=-1;
|
|---|
| 143 |
|
|---|
| 144 | ndocc_ = read_occ(keyval, "docc", nirrep_);
|
|---|
| 145 | int *nsocc = read_occ(keyval, "socc", nirrep_);
|
|---|
| 146 | if (ndocc_ && nsocc) {
|
|---|
| 147 | user_occupations_=1;
|
|---|
| 148 | for (int i=0; i < nirrep_; i++) {
|
|---|
| 149 | int nsi = nsocc[i];
|
|---|
| 150 | if (nsi && osa_<0)
|
|---|
| 151 | osa_=i;
|
|---|
| 152 | else if (nsi && osb_<0)
|
|---|
| 153 | osb_=i;
|
|---|
| 154 | else if (nsi) {
|
|---|
| 155 | ExEnv::err0() << indent << "OSSSCF::init: too many open shells\n";
|
|---|
| 156 | abort();
|
|---|
| 157 | }
|
|---|
| 158 | }
|
|---|
| 159 | delete[] nsocc;
|
|---|
| 160 | }
|
|---|
| 161 | else if (ndocc_ && !nsocc || !ndocc_ && nsocc) {
|
|---|
| 162 | ExEnv::outn() << "ERROR: OSSSCF: only one of docc and socc specified: "
|
|---|
| 163 | << "give both or none" << endl;
|
|---|
| 164 | abort();
|
|---|
| 165 | }
|
|---|
| 166 | else {
|
|---|
| 167 | ndocc_=0;
|
|---|
| 168 | user_occupations_=0;
|
|---|
| 169 | set_occupations(0);
|
|---|
| 170 | }
|
|---|
| 171 |
|
|---|
| 172 | int i;
|
|---|
| 173 | ExEnv::out0() << indent << "docc = [";
|
|---|
| 174 | for (i=0; i < nirrep_; i++)
|
|---|
| 175 | ExEnv::out0() << " " << ndocc_[i];
|
|---|
| 176 | ExEnv::out0() << " ]\n";
|
|---|
| 177 |
|
|---|
| 178 | ExEnv::out0() << indent << "socc = [";
|
|---|
| 179 | for (i=0; i < nirrep_; i++)
|
|---|
| 180 | ExEnv::out0() << " " << (i==osa_ || i==osb_) ? 1 : 0;
|
|---|
| 181 | ExEnv::out0() << " ]\n";
|
|---|
| 182 |
|
|---|
| 183 | // check to see if this was done in SCF(keyval)
|
|---|
| 184 | if (!keyval->exists("maxiter"))
|
|---|
| 185 | maxiter_ = 200;
|
|---|
| 186 |
|
|---|
| 187 | if (!keyval->exists("level_shift"))
|
|---|
| 188 | level_shift_ = 0.25;
|
|---|
| 189 |
|
|---|
| 190 | // now take care of memory stuff
|
|---|
| 191 | init_mem(6);
|
|---|
| 192 | }
|
|---|
| 193 |
|
|---|
| 194 | OSSSCF::~OSSSCF()
|
|---|
| 195 | {
|
|---|
| 196 | if (ndocc_) {
|
|---|
| 197 | delete[] ndocc_;
|
|---|
| 198 | ndocc_=0;
|
|---|
| 199 | }
|
|---|
| 200 | }
|
|---|
| 201 |
|
|---|
| 202 | void
|
|---|
| 203 | OSSSCF::save_data_state(StateOut& s)
|
|---|
| 204 | {
|
|---|
| 205 | SCF::save_data_state(s);
|
|---|
| 206 |
|
|---|
| 207 | cl_fock_.save_data_state(s);
|
|---|
| 208 | cl_fock_.result_noupdate().save(s);
|
|---|
| 209 |
|
|---|
| 210 | op_focka_.save_data_state(s);
|
|---|
| 211 | op_focka_.result_noupdate().save(s);
|
|---|
| 212 |
|
|---|
| 213 | op_fockb_.save_data_state(s);
|
|---|
| 214 | op_fockb_.result_noupdate().save(s);
|
|---|
| 215 |
|
|---|
| 216 | s.put(user_occupations_);
|
|---|
| 217 | s.put(tndocc_);
|
|---|
| 218 | s.put(nirrep_);
|
|---|
| 219 | s.put(ndocc_,nirrep_);
|
|---|
| 220 | s.put(osa_);
|
|---|
| 221 | s.put(osb_);
|
|---|
| 222 | }
|
|---|
| 223 |
|
|---|
| 224 | double
|
|---|
| 225 | OSSSCF::occupation(int ir, int i)
|
|---|
| 226 | {
|
|---|
| 227 | if (i < ndocc_[ir])
|
|---|
| 228 | return 2.0;
|
|---|
| 229 | else if ((ir==osa_ || ir==osb_) && (i == ndocc_[ir]))
|
|---|
| 230 | return 1.0;
|
|---|
| 231 | return 0.0;
|
|---|
| 232 | }
|
|---|
| 233 |
|
|---|
| 234 | double
|
|---|
| 235 | OSSSCF::alpha_occupation(int ir, int i)
|
|---|
| 236 | {
|
|---|
| 237 | if (i < ndocc_[ir] || (ir==osa_ && i==ndocc_[ir]))
|
|---|
| 238 | return 1.0;
|
|---|
| 239 | return 0.0;
|
|---|
| 240 | }
|
|---|
| 241 |
|
|---|
| 242 | double
|
|---|
| 243 | OSSSCF::beta_occupation(int ir, int i)
|
|---|
| 244 | {
|
|---|
| 245 | if (i < ndocc_[ir] || (ir==osb_ && i==ndocc_[ir]))
|
|---|
| 246 | return 1.0;
|
|---|
| 247 | return 0.0;
|
|---|
| 248 | }
|
|---|
| 249 |
|
|---|
| 250 | int
|
|---|
| 251 | OSSSCF::n_fock_matrices() const
|
|---|
| 252 | {
|
|---|
| 253 | return 3;
|
|---|
| 254 | }
|
|---|
| 255 |
|
|---|
| 256 | RefSymmSCMatrix
|
|---|
| 257 | OSSSCF::fock(int n)
|
|---|
| 258 | {
|
|---|
| 259 | if (n > 2) {
|
|---|
| 260 | ExEnv::err0() << indent
|
|---|
| 261 | << "OSSSCF::fock: there are only three fock matrices, "
|
|---|
| 262 | << scprintf("but fock(%d) was requested\n", n);
|
|---|
| 263 | abort();
|
|---|
| 264 | }
|
|---|
| 265 |
|
|---|
| 266 | if (n==0)
|
|---|
| 267 | return cl_fock_.result();
|
|---|
| 268 | else if (n==1)
|
|---|
| 269 | return op_focka_.result();
|
|---|
| 270 | else
|
|---|
| 271 | return op_fockb_.result();
|
|---|
| 272 | }
|
|---|
| 273 |
|
|---|
| 274 | int
|
|---|
| 275 | OSSSCF::spin_polarized()
|
|---|
| 276 | {
|
|---|
| 277 | return 1;
|
|---|
| 278 | }
|
|---|
| 279 |
|
|---|
| 280 | void
|
|---|
| 281 | OSSSCF::print(ostream&o) const
|
|---|
| 282 | {
|
|---|
| 283 | int i;
|
|---|
| 284 |
|
|---|
| 285 | SCF::print(o);
|
|---|
| 286 | o << indent << "OSSSCF Parameters:\n" << incindent
|
|---|
| 287 | << indent << "ndocc = " << tndocc_ << endl
|
|---|
| 288 | << indent << "docc = [";
|
|---|
| 289 | for (i=0; i < nirrep_; i++)
|
|---|
| 290 | o << " " << ndocc_[i];
|
|---|
| 291 | o << " ]" << endl;
|
|---|
| 292 |
|
|---|
| 293 | o << indent << "socc = [";
|
|---|
| 294 | for (i=0; i < nirrep_; i++)
|
|---|
| 295 | o << " " << (i==osa_ || i==osb_) ? 1 : 0;
|
|---|
| 296 | o << " ]" << endl << decindent << endl;
|
|---|
| 297 | }
|
|---|
| 298 |
|
|---|
| 299 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|---|
| 300 |
|
|---|
| 301 | void
|
|---|
| 302 | OSSSCF::set_occupations(const RefDiagSCMatrix& ev)
|
|---|
| 303 | {
|
|---|
| 304 | if (user_occupations_)
|
|---|
| 305 | return;
|
|---|
| 306 |
|
|---|
| 307 | int i,j;
|
|---|
| 308 |
|
|---|
| 309 | RefDiagSCMatrix evals;
|
|---|
| 310 |
|
|---|
| 311 | if (ev.null()) {
|
|---|
| 312 | initial_vector(0);
|
|---|
| 313 | evals = eigenvalues_.result_noupdate();
|
|---|
| 314 | }
|
|---|
| 315 | else
|
|---|
| 316 | evals = ev;
|
|---|
| 317 |
|
|---|
| 318 | // first convert evals to something we can deal with easily
|
|---|
| 319 | BlockedDiagSCMatrix *evalsb = require_dynamic_cast<BlockedDiagSCMatrix*>(evals,
|
|---|
| 320 | "OSSSCF::set_occupations");
|
|---|
| 321 |
|
|---|
| 322 | double **vals = new double*[nirrep_];
|
|---|
| 323 | for (i=0; i < nirrep_; i++) {
|
|---|
| 324 | int nf=oso_dimension()->blocks()->size(i);
|
|---|
| 325 | if (nf) {
|
|---|
| 326 | vals[i] = new double[nf];
|
|---|
| 327 | evalsb->block(i)->convert(vals[i]);
|
|---|
| 328 | } else {
|
|---|
| 329 | vals[i] = 0;
|
|---|
| 330 | }
|
|---|
| 331 | }
|
|---|
| 332 |
|
|---|
| 333 | // now loop to find the tndocc_ lowest eigenvalues and populate those
|
|---|
| 334 | // MO's
|
|---|
| 335 | int *newdocc = new int[nirrep_];
|
|---|
| 336 | memset(newdocc,0,sizeof(int)*nirrep_);
|
|---|
| 337 |
|
|---|
| 338 | for (i=0; i < tndocc_; i++) {
|
|---|
| 339 | // find lowest eigenvalue
|
|---|
| 340 | int lir=0,ln=0;
|
|---|
| 341 | double lowest=999999999;
|
|---|
| 342 |
|
|---|
| 343 | for (int ir=0; ir < nirrep_; ir++) {
|
|---|
| 344 | int nf=oso_dimension()->blocks()->size(ir);
|
|---|
| 345 | if (!nf)
|
|---|
| 346 | continue;
|
|---|
| 347 | for (j=0; j < nf; j++) {
|
|---|
| 348 | if (vals[ir][j] < lowest) {
|
|---|
| 349 | lowest=vals[ir][j];
|
|---|
| 350 | lir=ir;
|
|---|
| 351 | ln=j;
|
|---|
| 352 | }
|
|---|
| 353 | }
|
|---|
| 354 | }
|
|---|
| 355 | vals[lir][ln]=999999999;
|
|---|
| 356 | newdocc[lir]++;
|
|---|
| 357 | }
|
|---|
| 358 |
|
|---|
| 359 | int osa=-1, osb=-1;
|
|---|
| 360 |
|
|---|
| 361 | for (i=0; i < 2; i++) {
|
|---|
| 362 | // find lowest eigenvalue
|
|---|
| 363 | int lir=0,ln=0;
|
|---|
| 364 | double lowest=999999999;
|
|---|
| 365 |
|
|---|
| 366 | for (int ir=0; ir < nirrep_; ir++) {
|
|---|
| 367 | int nf=oso_dimension()->blocks()->size(ir);
|
|---|
| 368 | if (!nf)
|
|---|
| 369 | continue;
|
|---|
| 370 | for (j=0; j < nf; j++) {
|
|---|
| 371 | if (vals[ir][j] < lowest) {
|
|---|
| 372 | lowest=vals[ir][j];
|
|---|
| 373 | lir=ir;
|
|---|
| 374 | ln=j;
|
|---|
| 375 | }
|
|---|
| 376 | }
|
|---|
| 377 | }
|
|---|
| 378 | vals[lir][ln]=999999999;
|
|---|
| 379 |
|
|---|
| 380 | if (!i) {
|
|---|
| 381 | osa=lir;
|
|---|
| 382 | } else {
|
|---|
| 383 | if (lir==osa) {
|
|---|
| 384 | i--;
|
|---|
| 385 | continue;
|
|---|
| 386 | }
|
|---|
| 387 | osb=lir;
|
|---|
| 388 | }
|
|---|
| 389 | }
|
|---|
| 390 |
|
|---|
| 391 | // get rid of vals
|
|---|
| 392 | for (i=0; i < nirrep_; i++)
|
|---|
| 393 | if (vals[i])
|
|---|
| 394 | delete[] vals[i];
|
|---|
| 395 | delete[] vals;
|
|---|
| 396 |
|
|---|
| 397 | if (!ndocc_) {
|
|---|
| 398 | ndocc_=newdocc;
|
|---|
| 399 | osa_=osa;
|
|---|
| 400 | osb_=osb;
|
|---|
| 401 | } else {
|
|---|
| 402 | // test to see if newocc is different from ndocc_
|
|---|
| 403 | for (i=0; i < nirrep_; i++) {
|
|---|
| 404 | if (ndocc_[i] != newdocc[i]) {
|
|---|
| 405 | ExEnv::err0() << indent << "OSSSCF::set_occupations: WARNING!!!!\n"
|
|---|
| 406 | << incindent << indent
|
|---|
| 407 | << scprintf("occupations for irrep %d have changed\n", i+1)
|
|---|
| 408 | << indent
|
|---|
| 409 | << scprintf("ndocc was %d, changed to %d", ndocc_[i], newdocc[i])
|
|---|
| 410 | << endl << decindent;
|
|---|
| 411 | }
|
|---|
| 412 | if ((osa != osa_ && osa != osb_) || (osb != osb_ && osb != osa_)) {
|
|---|
| 413 | ExEnv::err0() << indent << "OSSSCF::set_occupations: WARNING!!!!\n"
|
|---|
| 414 | << incindent << indent
|
|---|
| 415 | << "open shell occupations have changed"
|
|---|
| 416 | << endl << decindent;
|
|---|
| 417 | osa_=osa;
|
|---|
| 418 | osb_=osb;
|
|---|
| 419 | reset_density();
|
|---|
| 420 | }
|
|---|
| 421 | }
|
|---|
| 422 |
|
|---|
| 423 | memcpy(ndocc_,newdocc,sizeof(int)*nirrep_);
|
|---|
| 424 |
|
|---|
| 425 | delete[] newdocc;
|
|---|
| 426 | }
|
|---|
| 427 | }
|
|---|
| 428 |
|
|---|
| 429 | void
|
|---|
| 430 | OSSSCF::symmetry_changed()
|
|---|
| 431 | {
|
|---|
| 432 | SCF::symmetry_changed();
|
|---|
| 433 | cl_fock_.result_noupdate()=0;
|
|---|
| 434 | op_focka_.result_noupdate()=0;
|
|---|
| 435 | op_fockb_.result_noupdate()=0;
|
|---|
| 436 | nirrep_ = molecule()->point_group()->char_table().ncomp();
|
|---|
| 437 | set_occupations(0);
|
|---|
| 438 | }
|
|---|
| 439 |
|
|---|
| 440 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|---|
| 441 | //
|
|---|
| 442 | // scf things
|
|---|
| 443 | //
|
|---|
| 444 |
|
|---|
| 445 | void
|
|---|
| 446 | OSSSCF::init_vector()
|
|---|
| 447 | {
|
|---|
| 448 | init_threads();
|
|---|
| 449 |
|
|---|
| 450 | // allocate storage for other temp matrices
|
|---|
| 451 | cl_dens_ = hcore_.clone();
|
|---|
| 452 | cl_dens_.assign(0.0);
|
|---|
| 453 |
|
|---|
| 454 | cl_dens_diff_ = hcore_.clone();
|
|---|
| 455 | cl_dens_diff_.assign(0.0);
|
|---|
| 456 |
|
|---|
| 457 | op_densa_ = hcore_.clone();
|
|---|
| 458 | op_densa_.assign(0.0);
|
|---|
| 459 |
|
|---|
| 460 | op_densa_diff_ = hcore_.clone();
|
|---|
| 461 | op_densa_diff_.assign(0.0);
|
|---|
| 462 |
|
|---|
| 463 | op_densb_ = hcore_.clone();
|
|---|
| 464 | op_densb_.assign(0.0);
|
|---|
| 465 |
|
|---|
| 466 | op_densb_diff_ = hcore_.clone();
|
|---|
| 467 | op_densb_diff_.assign(0.0);
|
|---|
| 468 |
|
|---|
| 469 | // gmat is in AO basis
|
|---|
| 470 | cl_gmat_ = basis()->matrixkit()->symmmatrix(basis()->basisdim());
|
|---|
| 471 | cl_gmat_.assign(0.0);
|
|---|
| 472 |
|
|---|
| 473 | op_gmata_ = cl_gmat_.clone();
|
|---|
| 474 | op_gmata_.assign(0.0);
|
|---|
| 475 |
|
|---|
| 476 | op_gmatb_ = cl_gmat_.clone();
|
|---|
| 477 | op_gmatb_.assign(0.0);
|
|---|
| 478 |
|
|---|
| 479 | // test to see if we need a guess vector.
|
|---|
| 480 | if (cl_fock_.result_noupdate().null()) {
|
|---|
| 481 | cl_fock_ = hcore_.clone();
|
|---|
| 482 | cl_fock_.result_noupdate().assign(0.0);
|
|---|
| 483 | op_focka_ = hcore_.clone();
|
|---|
| 484 | op_focka_.result_noupdate().assign(0.0);
|
|---|
| 485 | op_fockb_ = hcore_.clone();
|
|---|
| 486 | op_fockb_.result_noupdate().assign(0.0);
|
|---|
| 487 | }
|
|---|
| 488 |
|
|---|
| 489 | // set up trial vector
|
|---|
| 490 | initial_vector(1);
|
|---|
| 491 |
|
|---|
| 492 | oso_scf_vector_ = oso_eigenvectors_.result_noupdate();
|
|---|
| 493 | }
|
|---|
| 494 |
|
|---|
| 495 | void
|
|---|
| 496 | OSSSCF::done_vector()
|
|---|
| 497 | {
|
|---|
| 498 | done_threads();
|
|---|
| 499 |
|
|---|
| 500 | cl_gmat_ = 0;
|
|---|
| 501 | cl_dens_ = 0;
|
|---|
| 502 | cl_dens_diff_ = 0;
|
|---|
| 503 | op_gmata_ = 0;
|
|---|
| 504 | op_densa_ = 0;
|
|---|
| 505 | op_densa_diff_ = 0;
|
|---|
| 506 | op_gmatb_ = 0;
|
|---|
| 507 | op_densb_ = 0;
|
|---|
| 508 | op_densb_diff_ = 0;
|
|---|
| 509 |
|
|---|
| 510 | oso_scf_vector_ = 0;
|
|---|
| 511 | }
|
|---|
| 512 |
|
|---|
| 513 | RefSymmSCMatrix
|
|---|
| 514 | OSSSCF::density()
|
|---|
| 515 | {
|
|---|
| 516 | if (!density_.computed()) {
|
|---|
| 517 | RefSymmSCMatrix dens(so_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 518 | RefSymmSCMatrix dens1(so_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 519 | so_density(dens, 2.0);
|
|---|
| 520 | dens.scale(2.0);
|
|---|
| 521 |
|
|---|
| 522 | so_density(dens1, 1.0);
|
|---|
| 523 | dens.accumulate(dens1);
|
|---|
| 524 | dens1=0;
|
|---|
| 525 |
|
|---|
| 526 | density_ = dens;
|
|---|
| 527 | // only flag the density as computed if the calc is converged
|
|---|
| 528 | if (!value_needed()) density_.computed() = 1;
|
|---|
| 529 | }
|
|---|
| 530 |
|
|---|
| 531 | return density_.result_noupdate();
|
|---|
| 532 | }
|
|---|
| 533 |
|
|---|
| 534 | RefSymmSCMatrix
|
|---|
| 535 | OSSSCF::alpha_density()
|
|---|
| 536 | {
|
|---|
| 537 | RefSymmSCMatrix dens1(so_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 538 | RefSymmSCMatrix dens2(so_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 539 |
|
|---|
| 540 | so_density(dens1, 2.0);
|
|---|
| 541 | so_density(dens2, 1.0);
|
|---|
| 542 | dynamic_cast<BlockedSymmSCMatrix*>(dens2.pointer())->block(osb_)->assign(0.0);
|
|---|
| 543 |
|
|---|
| 544 | dens1.accumulate(dens2);
|
|---|
| 545 | dens2=0;
|
|---|
| 546 |
|
|---|
| 547 | return dens1;
|
|---|
| 548 | }
|
|---|
| 549 |
|
|---|
| 550 | RefSymmSCMatrix
|
|---|
| 551 | OSSSCF::beta_density()
|
|---|
| 552 | {
|
|---|
| 553 | RefSymmSCMatrix dens1(so_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 554 | RefSymmSCMatrix dens2(so_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 555 |
|
|---|
| 556 | so_density(dens1, 2.0);
|
|---|
| 557 | so_density(dens2, 1.0);
|
|---|
| 558 | dynamic_cast<BlockedSymmSCMatrix*>(dens2.pointer())->block(osa_)->assign(0.0);
|
|---|
| 559 |
|
|---|
| 560 | dens1.accumulate(dens2);
|
|---|
| 561 | dens2=0;
|
|---|
| 562 |
|
|---|
| 563 | return dens1;
|
|---|
| 564 | }
|
|---|
| 565 |
|
|---|
| 566 | void
|
|---|
| 567 | OSSSCF::reset_density()
|
|---|
| 568 | {
|
|---|
| 569 | cl_gmat_.assign(0.0);
|
|---|
| 570 | cl_dens_diff_.assign(cl_dens_);
|
|---|
| 571 |
|
|---|
| 572 | op_gmata_.assign(0.0);
|
|---|
| 573 | op_densa_diff_.assign(op_densa_);
|
|---|
| 574 |
|
|---|
| 575 | op_gmatb_.assign(0.0);
|
|---|
| 576 | op_densb_diff_.assign(op_densb_);
|
|---|
| 577 | }
|
|---|
| 578 |
|
|---|
| 579 | double
|
|---|
| 580 | OSSSCF::new_density()
|
|---|
| 581 | {
|
|---|
| 582 | // copy current density into density diff and scale by -1. later we'll
|
|---|
| 583 | // add the new density to this to get the density difference.
|
|---|
| 584 | cl_dens_diff_.assign(cl_dens_);
|
|---|
| 585 | cl_dens_diff_.scale(-1.0);
|
|---|
| 586 |
|
|---|
| 587 | op_densa_diff_.assign(op_densa_);
|
|---|
| 588 | op_densa_diff_.scale(-1.0);
|
|---|
| 589 |
|
|---|
| 590 | op_densb_diff_.assign(op_densb_);
|
|---|
| 591 | op_densb_diff_.scale(-1.0);
|
|---|
| 592 |
|
|---|
| 593 | so_density(cl_dens_, 2.0);
|
|---|
| 594 | cl_dens_.scale(2.0);
|
|---|
| 595 |
|
|---|
| 596 | so_density(op_densa_, 1.0);
|
|---|
| 597 |
|
|---|
| 598 | cl_dens_.accumulate(op_densa_);
|
|---|
| 599 |
|
|---|
| 600 | op_densb_.assign(op_densa_);
|
|---|
| 601 | dynamic_cast<BlockedSymmSCMatrix*>(op_densa_.pointer())->block(osb_)->assign(0.0);
|
|---|
| 602 | dynamic_cast<BlockedSymmSCMatrix*>(op_densb_.pointer())->block(osa_)->assign(0.0);
|
|---|
| 603 |
|
|---|
| 604 | cl_dens_diff_.accumulate(cl_dens_);
|
|---|
| 605 | op_densa_diff_.accumulate(op_densa_);
|
|---|
| 606 | op_densb_diff_.accumulate(op_densb_);
|
|---|
| 607 |
|
|---|
| 608 | Ref<SCElementScalarProduct> sp(new SCElementScalarProduct);
|
|---|
| 609 | cl_dens_diff_.element_op(sp.pointer(), cl_dens_diff_);
|
|---|
| 610 |
|
|---|
| 611 | double delta = sp->result();
|
|---|
| 612 | delta = sqrt(delta/i_offset(cl_dens_diff_.n()));
|
|---|
| 613 |
|
|---|
| 614 | return delta;
|
|---|
| 615 | }
|
|---|
| 616 |
|
|---|
| 617 | double
|
|---|
| 618 | OSSSCF::scf_energy()
|
|---|
| 619 | {
|
|---|
| 620 | RefSymmSCMatrix t = cl_fock_.result_noupdate().copy();
|
|---|
| 621 | t.accumulate(hcore_);
|
|---|
| 622 |
|
|---|
| 623 | RefSymmSCMatrix ga = op_focka_.result_noupdate().copy();
|
|---|
| 624 | ga.scale(-1.0);
|
|---|
| 625 | ga.accumulate(cl_fock_.result_noupdate());
|
|---|
| 626 |
|
|---|
| 627 | RefSymmSCMatrix gb = op_fockb_.result_noupdate().copy();
|
|---|
| 628 | gb.scale(-1.0);
|
|---|
| 629 | gb.accumulate(cl_fock_.result_noupdate());
|
|---|
| 630 |
|
|---|
| 631 | SCFEnergy *eop = new SCFEnergy;
|
|---|
| 632 | eop->reference();
|
|---|
| 633 | Ref<SCElementOp2> op = eop;
|
|---|
| 634 | t.element_op(op, cl_dens_);
|
|---|
| 635 |
|
|---|
| 636 | double cl_e = eop->result();
|
|---|
| 637 |
|
|---|
| 638 | eop->reset();
|
|---|
| 639 | ga.element_op(op, op_densa_);
|
|---|
| 640 | double opa_e = eop->result();
|
|---|
| 641 |
|
|---|
| 642 | eop->reset();
|
|---|
| 643 | gb.element_op(op, op_densb_);
|
|---|
| 644 | double opb_e = eop->result();
|
|---|
| 645 |
|
|---|
| 646 | op=0;
|
|---|
| 647 | eop->dereference();
|
|---|
| 648 | delete eop;
|
|---|
| 649 |
|
|---|
| 650 | return cl_e-opa_e-opb_e;
|
|---|
| 651 | }
|
|---|
| 652 |
|
|---|
| 653 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|---|
| 654 |
|
|---|
| 655 | Ref<SCExtrapData>
|
|---|
| 656 | OSSSCF::extrap_data()
|
|---|
| 657 | {
|
|---|
| 658 | RefSymmSCMatrix *m = new RefSymmSCMatrix[3];
|
|---|
| 659 | m[0] = cl_fock_.result_noupdate();
|
|---|
| 660 | m[1] = op_focka_.result_noupdate();
|
|---|
| 661 | m[2] = op_fockb_.result_noupdate();
|
|---|
| 662 |
|
|---|
| 663 | Ref<SCExtrapData> data = new SymmSCMatrixNSCExtrapData(3, m);
|
|---|
| 664 | delete[] m;
|
|---|
| 665 |
|
|---|
| 666 | return data;
|
|---|
| 667 | }
|
|---|
| 668 |
|
|---|
| 669 | RefSymmSCMatrix
|
|---|
| 670 | OSSSCF::effective_fock()
|
|---|
| 671 | {
|
|---|
| 672 | // use fock() instead of cl_fock_ just in case this is called from
|
|---|
| 673 | // someplace outside SCF::compute_vector()
|
|---|
| 674 | RefSymmSCMatrix mofock(oso_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 675 | mofock.assign(0.0);
|
|---|
| 676 |
|
|---|
| 677 | RefSymmSCMatrix mofocka(oso_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 678 | mofocka.assign(0.0);
|
|---|
| 679 |
|
|---|
| 680 | RefSymmSCMatrix mofockb(oso_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 681 | mofockb.assign(0.0);
|
|---|
| 682 |
|
|---|
| 683 | // use eigenvectors if oso_scf_vector_ is null
|
|---|
| 684 | RefSCMatrix vec;
|
|---|
| 685 | if (oso_scf_vector_.null()) {
|
|---|
| 686 | vec = eigenvectors();
|
|---|
| 687 | } else {
|
|---|
| 688 | vec = so_to_orthog_so().t() * oso_scf_vector_;
|
|---|
| 689 | }
|
|---|
| 690 |
|
|---|
| 691 | mofock.accumulate_transform(vec, fock(0),
|
|---|
| 692 | SCMatrix::TransposeTransform);
|
|---|
| 693 | mofocka.accumulate_transform(vec, fock(1),
|
|---|
| 694 | SCMatrix::TransposeTransform);
|
|---|
| 695 | mofockb.accumulate_transform(vec, fock(2),
|
|---|
| 696 | SCMatrix::TransposeTransform);
|
|---|
| 697 |
|
|---|
| 698 | dynamic_cast<BlockedSymmSCMatrix*>(mofocka.pointer())->block(osb_)->assign(0.0);
|
|---|
| 699 | dynamic_cast<BlockedSymmSCMatrix*>(mofockb.pointer())->block(osa_)->assign(0.0);
|
|---|
| 700 |
|
|---|
| 701 | mofocka.accumulate(mofockb);
|
|---|
| 702 | mofockb=0;
|
|---|
| 703 |
|
|---|
| 704 | Ref<SCElementOp2> op = new GSGeneralEffH(this);
|
|---|
| 705 | mofock.element_op(op, mofocka);
|
|---|
| 706 |
|
|---|
| 707 | return mofock;
|
|---|
| 708 | }
|
|---|
| 709 |
|
|---|
| 710 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|---|
| 711 |
|
|---|
| 712 | void
|
|---|
| 713 | OSSSCF::init_gradient()
|
|---|
| 714 | {
|
|---|
| 715 | // presumably the eigenvectors have already been computed by the time
|
|---|
| 716 | // we get here
|
|---|
| 717 | oso_scf_vector_ = oso_eigenvectors_.result_noupdate();
|
|---|
| 718 | }
|
|---|
| 719 |
|
|---|
| 720 | void
|
|---|
| 721 | OSSSCF::done_gradient()
|
|---|
| 722 | {
|
|---|
| 723 | cl_dens_=0;
|
|---|
| 724 | op_densa_=0;
|
|---|
| 725 | op_densb_=0;
|
|---|
| 726 | oso_scf_vector_ = 0;
|
|---|
| 727 | }
|
|---|
| 728 |
|
|---|
| 729 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|---|
| 730 |
|
|---|
| 731 | // MO lagrangian
|
|---|
| 732 | // c o v
|
|---|
| 733 | // c |2*FC|2*FC|0|
|
|---|
| 734 | // -------------
|
|---|
| 735 | // o |2*FC| FO |0|
|
|---|
| 736 | // -------------
|
|---|
| 737 | // v | 0 | 0 |0|
|
|---|
| 738 | //
|
|---|
| 739 | RefSymmSCMatrix
|
|---|
| 740 | OSSSCF::lagrangian()
|
|---|
| 741 | {
|
|---|
| 742 | RefSCMatrix vec = so_to_orthog_so().t() * oso_scf_vector_;
|
|---|
| 743 |
|
|---|
| 744 | RefSymmSCMatrix mofock(oso_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 745 | mofock.assign(0.0);
|
|---|
| 746 | mofock.accumulate_transform(vec, cl_fock_.result_noupdate(),
|
|---|
| 747 | SCMatrix::TransposeTransform);
|
|---|
| 748 |
|
|---|
| 749 | RefSymmSCMatrix mofocka(oso_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 750 | mofocka.assign(0.0);
|
|---|
| 751 | mofocka.accumulate_transform(vec, op_focka_.result_noupdate(),
|
|---|
| 752 | SCMatrix::TransposeTransform);
|
|---|
| 753 |
|
|---|
| 754 | RefSymmSCMatrix mofockb(oso_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 755 | mofockb.assign(0.0);
|
|---|
| 756 | mofockb.accumulate_transform(vec, op_fockb_.result_noupdate(),
|
|---|
| 757 | SCMatrix::TransposeTransform);
|
|---|
| 758 |
|
|---|
| 759 | dynamic_cast<BlockedSymmSCMatrix*>(mofocka.pointer())->block(osb_)->assign(0.0);
|
|---|
| 760 | dynamic_cast<BlockedSymmSCMatrix*>(mofockb.pointer())->block(osa_)->assign(0.0);
|
|---|
| 761 |
|
|---|
| 762 | mofocka.accumulate(mofockb);
|
|---|
| 763 | mofockb=0;
|
|---|
| 764 |
|
|---|
| 765 | mofock.scale(2.0);
|
|---|
| 766 |
|
|---|
| 767 | Ref<SCElementOp2> op = new MOLagrangian(this);
|
|---|
| 768 | mofock.element_op(op, mofocka);
|
|---|
| 769 | mofocka=0;
|
|---|
| 770 |
|
|---|
| 771 | // transform MO lagrangian to SO basis
|
|---|
| 772 | RefSymmSCMatrix so_lag(so_dimension(), basis_matrixkit());
|
|---|
| 773 | so_lag.assign(0.0);
|
|---|
| 774 | so_lag.accumulate_transform(vec, mofock);
|
|---|
| 775 |
|
|---|
| 776 | // and then from SO to AO
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|---|
| 777 | Ref<PetiteList> pl = integral()->petite_list();
|
|---|
| 778 | RefSymmSCMatrix ao_lag = pl->to_AO_basis(so_lag);
|
|---|
| 779 |
|
|---|
| 780 | ao_lag.scale(-1.0);
|
|---|
| 781 |
|
|---|
| 782 | return ao_lag;
|
|---|
| 783 | }
|
|---|
| 784 |
|
|---|
| 785 | RefSymmSCMatrix
|
|---|
| 786 | OSSSCF::gradient_density()
|
|---|
| 787 | {
|
|---|
| 788 | cl_dens_ = basis_matrixkit()->symmmatrix(so_dimension());
|
|---|
| 789 | op_densa_ = cl_dens_.clone();
|
|---|
| 790 | op_densb_ = cl_dens_.clone();
|
|---|
| 791 |
|
|---|
| 792 | so_density(cl_dens_, 2.0);
|
|---|
| 793 | cl_dens_.scale(2.0);
|
|---|
| 794 |
|
|---|
| 795 | so_density(op_densa_, 1.0);
|
|---|
| 796 | op_densb_.assign(op_densa_);
|
|---|
| 797 |
|
|---|
| 798 | dynamic_cast<BlockedSymmSCMatrix*>(op_densa_.pointer())->block(osb_)->assign(0.0);
|
|---|
| 799 | dynamic_cast<BlockedSymmSCMatrix*>(op_densb_.pointer())->block(osa_)->assign(0.0);
|
|---|
| 800 |
|
|---|
| 801 | Ref<PetiteList> pl = integral()->petite_list(basis());
|
|---|
| 802 |
|
|---|
| 803 | cl_dens_ = pl->to_AO_basis(cl_dens_);
|
|---|
| 804 | op_densa_ = pl->to_AO_basis(op_densa_);
|
|---|
| 805 | op_densb_ = pl->to_AO_basis(op_densb_);
|
|---|
| 806 |
|
|---|
| 807 | RefSymmSCMatrix tdens = cl_dens_.copy();
|
|---|
| 808 | tdens.accumulate(op_densa_);
|
|---|
| 809 | tdens.accumulate(op_densb_);
|
|---|
| 810 |
|
|---|
| 811 | op_densa_.scale(2.0);
|
|---|
| 812 | op_densb_.scale(2.0);
|
|---|
| 813 |
|
|---|
| 814 | return tdens;
|
|---|
| 815 | }
|
|---|
| 816 |
|
|---|
| 817 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|---|
| 818 |
|
|---|
| 819 | void
|
|---|
| 820 | OSSSCF::init_hessian()
|
|---|
| 821 | {
|
|---|
| 822 | }
|
|---|
| 823 |
|
|---|
| 824 | void
|
|---|
| 825 | OSSSCF::done_hessian()
|
|---|
| 826 | {
|
|---|
| 827 | }
|
|---|
| 828 |
|
|---|
| 829 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|---|
| 830 |
|
|---|
| 831 | // Local Variables:
|
|---|
| 832 | // mode: c++
|
|---|
| 833 | // c-file-style: "ETS"
|
|---|
| 834 | // End:
|
|---|