Gaussian软件是目前计算化学领域内最流行、应用范围最广的综合性量子化学计算程序包。Gaussian软件基于量子力学而开发，它致力于把量子力学理论应用于实际问题，它可以通过一些基本命令验证和预测目标体系几乎所有的性质。此外，可视化软件GaussView的发布及计算机的快速发展更是大大降低了理论计算的门槛，使得各领域研究者能够轻松使用Gaussian研究和分析各种科学问题。到目前为止，Gaussian已经推出了15个版本，目前最新的版本是Gaussian 16 A.03。Gaussian 16 A.03是Gaussian软件的最新版本，由美国Gaussian Inc.公司于2017年1月18日向全球正式发布。新版本的Gaussian 16在性能上做了很大地提升，支持GPUs，并加入多种新计算方法，功能更加完善。
功能介绍
易用性功能
选择（重新计算= Ñ）与精确的解析值自动更新力常数每Ñ 第一个几何优化的步骤。对于在优化过程中发生大的结构变化的分子系统是有帮助的。
一组扩展的链接0命令：支持的一套指令提供简单，直接的计算资源使用管理。所有链接0命令在Default.Route文件指令中都有相应的内容，因此可以在系统范围内指定和管理资源。也有相应的命令行选项，以便脚本可以使用相同的功能。
用于将Gaussian与其他程序进行接口的工具，既可以使用Fortran和C等编译语言，也可以使用Python和Perl等解释型语言。这些工具是在Mozilla公共许可证的变体下提供的。它们被设计用于以下场景：自动运行多个相关高斯作业的脚本。
高斯结果的后处理。
在其他程序中的计算可以使用由高斯生成的中间数据，或者通过运行使用先前计算的高斯结果的独立程序，或者通过将来自外部程序的结果并入高斯计算中（例如，使用计算能量和力的ONIOM计算高斯16中不可用的方法）。
通过使用高斯计算量来快速建立新模型/方法的原型，从而只需要实现新模型的独特方面。
使用Python或MatLab等解释型语言的课堂练习，以便他们可以专注于特定问题，而无需为无关部分提供代码。
广义内部坐标（GIC）：可以定义任意冗余内部坐标。GIC可能潜在地用于冻结分子系统优化过程中的各种结构参数，指定执行扫描的参数，并基于结构参数或它们之间的复杂关系定义几何优化的约束条件。
新的画笔选择工具可以让您快速选择橡胶带工具无法触及的密集区域中的一组原子，并且这对于单独点击而言太大。您还可以使用增强的原子选择工具，通过键，距离，PDB残基或定义的原子组来选择原子。
许多操作可以在一个分子组中的所有原子上执行，或者在一个步骤中对一组文件执行。这些包括设置高斯计算，保存输入文件，向作业提交作业SC作业管理器，并将分子图像捕获为图形文件。
左侧的对话框显示多个文件保存设施。我们使用它为分子组中的每个结构的输入文件分配唯一的文件名，然后将其全部保存在一个操作中。
电影创作设施得到了显着增强。它现在允许您生成高质量的MPEG4文件。您还可以控制循环（方向和重复），帧间延迟和每个循环的帧数。默认值可针对振动模式动画和结构序列的所有参数进行自定义。
性能增强
支持GPU
NVIDIA Tesla K40和Tesla K80 GPU可用于Linux系统的Hartree-Fock和DFT计算，包括能量，优化和频率，地面和激发态（TD）以及闭壳层和开壳层分子。ONIOM，SCRF溶剂化和所有主要属性均得到支持。GPU用于计算密集型功能（小部分代码包含大部分执行时间）。我们与NVIDIA，PGI和Hewlett-Packard合作开发的实施平衡了所有可用计算资源的有效使用：CPU内核和内存以及可用的GPU和内存。通过使用Link 0指令或Default.Route条目的简单规范请求GPU 。
下表提供了此初始版本的GPU支持的一些示例性能数据。所有计算均在具有32个Haswell核心和4个NVIDIA K80 2-GPU板卡的HP系列SL2500服务器系统上运行。所有8个GPU上运行的所有32个CPU内核和剩余的24个CPU内核（8个内核用作GPU控制器）上运行的时序比较运行。
算法改进
Gaussian 16还为程序的许多不同部分提供了各种各样的其他性能改进。其中最重要的是以下几点：
在CCSD迭代期间避免I / O的优化存储器算法。
GEDIIS优化功能的增强提供了更高的稳定性和更复杂的自动检测/选择适当的算法[Frisch17p]。
CASSCF改进允许使用高达（16,16）的活动空间[ spiral.imperial.ac.uk:8443/handle/10044/1/6945" target="_blank" style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; border-top: 0px; border-right: 0px; border-bottom: 1px none rgb(0, 0, 0) !important; border-left: 0px; border-image: initial; outline: 0px; background: 0px 0px; font-size: 14px; vertical-align: baseline; text-size-adjust: 100%; color: black; text-decoration: none; font-weight: normal;">Li11 ]。
用于预测光电子能谱的EPT（OVGF）化合物模型的低水平部分的性能快得多[ 10.1063/1.4953666" target="_blank" style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; border-top: 0px; border-right: 0px; border-bottom: 1px none rgb(0, 0, 0) !important; border-left: 0px; border-image: initial; outline: 0px; background: 0px 0px; font-size: 14px; vertical-align: baseline; text-size-adjust: 100%; color: black; text-decoration: none; font-weight: normal;">DiazTinoco16 ]。
大量处理器的并行计算
运行跨越10-20个内核时，Gaussian 16的性能明显优于以前的版本。一个APFD / 6-31G（d）选= CALCFC频率上丙氨酸25计算是在16高斯快于高斯09 1.8倍（见下面的左图）。计算的CalcFC和Freq部分包含高斯16中的执行时间的47％，而高斯09中的61％。
高斯16的性能可以有效扩展到80核或更多（取决于计算和分子）。上图右侧的图表显示了对丙胺酸25上APFD / 6-31G（d）Freq计算的20,40和80个核心的加速。这项工作表明，随着处理器数量的增加，这项工作显示出良好的并行加速; 从20核心转移到80核心时的加速比约为2.3，单个处理器上的80核心估计加速比为34。
Gaussian 16最新更新：
高斯16带来了多种新方法，性能预测和性能增强。有关其中许多细节在本手册的其他地方给出。
建模激发态
对于时间依赖（TD）Hartree-Fock和DFT方法的分析频率计算，包括ONIOM电子嵌入与MM区域的环境完全耦合，没有附加的近似值[ WilliamsYoung17p ]。
使用高精度EOM-CCSD方法进行几何优化（分析梯度）[ Caricato12a ]。
用于计算IR，Raman，VCD和ROA光谱的非调谐分析[ Bloino12，Bloino12a，Bloino15 ]。溶液中的计算充分考虑了激发和溶剂场之间的相互作用[ Cappelli11 ]。
Vibronic谱预测[ Barone09，Bloino10，Baiardi13 ]。
手性光谱：电子圆二色性（ECD）和圆极化发光（CPL）[ Barone12，Barone14 ]。
共振拉曼光谱模型[ Egidi14，Baiardi14 ]。
计算电子能量转移（EET）[ Iozzi04 ]。
Ciofini的兴奋状态电荷转移诊断（D CT）[ LeBahers11，Adamo15 ]。
Caricato [ Caricato12b ]的EOM-CCSD溶剂化相互作用模型。
新方法
自G09开始发布以来，包括APFD [ Austin12 ]，Truhlar组（最近的MN15和MN15L [ Yu16 ]）和PW6B95和PW6B95D3 [ Zhao05a ]的功能组已经添加了许多DFT函数。
额外的双杂交方法：DSDPBEP86 [ Kozuch11 ]，PBE0DH，PBEQIDH [ Bremond11，Bremond14 ]。
使用Grimme（GD2，GD3，GD3BJ）[ Grimme06，Grimme10，Grimme11 ]等的各种函数的经验离散。
PM7半经验方法，无论是原始配方[ Stewart13 ]，还是对连续势能面[ Throssel17 p]的修改。
性能增强
支持Linux系统上的NVIDIA K40和K80 GPU，用于HF和DFT计算。
增强了大量处理器的并行性能。
几种计算类型的关键部分的加速。
CASSCF改进并支持多达16个轨道的活动空间[ Li11 ]。
易用性功能
自动重新计算力常数每ñ 个几何优化的一步。
一组扩展的链接0命令和相应的Default.Route文件指令。
用Gaussian与编译语言（如Fortran和C）和/或解释型语言（如Python和Perl）中的外部程序接口的工具。
广义内部坐标：定义用作几何优化约束的任意冗余内部坐标和坐标表达式。
关于Gaussian 16 A.03 GNU/Linux AVX2
AVX2-enabled CPU: Haswell, Ryzen and later
NVIDIA Kepler GPU (optionally): Geforce GTX TITAN {, Black, Z}, Quadro K6000, Tesla K{40, 80}
安装:
mkdir -p $HOME/opt/gaussian/scr
export g16root=$HOME/opt/gaussian
tar xvjf G16-A03-AVX2.tbz -C $g16root
export GAUSS_EXEDIR=$g16root/g16
export GAUSS_SCRDIR=$g16root/scr
chmod -R 700 $GAUSS_EXEDIR
cd $GAUSS_EXEDIR
./bsd/install
运行计算 ：
$GAUSS_EXEDIR/g16 example.inp
AVX2-enabled CPU: Haswell, Ryzen and later
NVIDIA Kepler GPU (optionally): Geforce GTX TITAN {, Black, Z}, Quadro K6000, Tesla K{40, 80}
安装:
mkdir -p $HOME/opt/gaussian/scr
export g16root=$HOME/opt/gaussian
tar xvjf G16-A03-AVX2.tbz -C $g16root
export GAUSS_EXEDIR=$g16root/g16
export GAUSS_SCRDIR=$g16root/scr
chmod -R 700 $GAUSS_EXEDIR
cd $GAUSS_EXEDIR
./bsd/install
运行计算 ：
$GAUSS_EXEDIR/g16 example.inp
Gaussian16.rar
