摘要：材料科学领域的研究如离弋之舟，离不开强大的计算工具助推。Materials Studio作为材料设计与计算模拟领域的顶级软件平台，其强大的功能让无数材料科学工作者在分子设计、晶体结构预测、性能模拟等方面如虎添翼。本文将为您全面解析Materials Studi

材料科学领域的研究如离弋之舟，离不开强大的计算工具助推。Materials Studio作为材料设计与计算模拟领域的顶级软件平台，其强大的功能让无数材料科学工作者在分子设计、晶体结构预测、性能模拟等方面如虎添翼。本文将为您全面解析Materials Studio的安装与升级要点，助您在材料科学征途上披荆斩棘！（以经典版本Materials Studio 2018为例，文章最后有全程安装视频-仅借鉴）

一、Materials Studio架构概览

Materials Studio采用灵活的客户端-服务器架构，这一设计理念为用户提供了多种灵活的安装方式。您可以选择在个人电脑上安装Materials Visualizer（图形化客户端），同时也可以根据计算需求，将Materials Studio的服务器组件部署在独立的Windows®或Linux服务器主机上。

这种分布式架构设计不仅优化了计算资源的分配，更为科研团队提供了协同工作的可能性。通过网络连接，多位研究人员可以共享计算资源，实现高效的协作研究。

2.1 安装前的准备工作

在开始安装Materials Studio之前，请务必注意：如果您的计算机上已经安装了Materials Studio的旧版本，必须先将其卸载。这一步骤至关重要，避免新旧版本之间的兼容性冲突。

专家提示：卸载旧版本时，切勿卸载BIOVIA许可证包，因为新的安装程序会自动对其进行更新，保留许可证信息可避免后续激活过程中的不必要麻烦。

完整的安装指南可在解压后的Materials Studio安装

文件包中找到，《BIOVIA Materials Studio_xxxx_安装指南》PDF文档提供了详尽的操作步骤，建议在安装前仔细阅读。

2.2 客户端系统要求详解

作为一款专业的材料模拟软件，Materials Studio对系统配置有一定要求。以下是客户端个人电脑的最低系统要求：

操作系统要求：

Windows 11（64位）(个人不建议用这个系统版本，而且是非常不建议)

Windows 10（64位）（建议建议建议）

Windows 8.1（64位）（目前应该没有什么人用了）

硬件最低配置：

处理器：现代64位处理器

内存：4 GB RAM

硬盘空间：10 GB可用空间

显卡：兼容OpenGL的显卡，最低支持OpenGL 3.2

2.3 提升用户体验的硬件建议

要在Materials Studio中获得流畅的操作体验和高效的计算性能，建议您的系统配置显著优于最低要求。以下几个关键因素将极大提升您的使用体验：

内存容量：内存越大越好，尤其是进行大型体系模拟时，充足的内存可有效避免系统卡顿。

高性能图形卡：一块支持高级OpenGL特性的显卡能够显著提升三维分子结构的渲染速度和操作流畅度。

高分辨率显示屏：更高的显示分辨率能让您在管理多个文档和对话框窗口时得心应手。

专业鼠标：虽非必需，但配备滚轮的双键鼠标或高精度触摸板能大幅提升复杂结构操作的便捷性。

根据个人使用经验，一台配备16 GB内存、1920×1080分辨率显示器和高性能OpenGL图形卡的个人电脑，能够提供非常令人满意的Materials Studio使用体验。值得一提的是，随着现代计算机硬件性能的迅猛发展，市面上的主流配置已经远超上述推荐，这无疑将为您的材料计算模拟工作提供更加强大的支持。

2.4 服务器平台选择与配置

Materials Studio的服务器组件支持多种操作系统平台，为用户提供了灵活的部署选择：

支持的服务器操作系统（仅64位）：

Windows Server 2022

Windows Server 2019

Windows Server 2016

Windows 11

Windows 10

RedHat Enterprise Linux 8.x/9.x

SUSE Linux Enterprise Server 15

服务器的配置要求通常高于客户端，特别是在处理大型计算任务时。详细的服务器系统要求可通过达索系统官方网站(http://www.3ds.com/support/documentation/program-directories)查询，或参考Materials Studio安装文件包中的MaterialsStudio_InstallGuide.pdf文件。

3.1 从旧版本平滑过渡

对于已经使用Materials Studio旧版本的研究者，升级到新版本时需要注意一些重要变化。这些变化主要涉及项目文件、文档格式以及网关和服务器设置。

值得庆幸的是，Materials Studio提供了出色的向下兼容性，大多数情况下，您可以直接在新版本中打开旧版本的项目和文档。在某些特殊情况下，项目可能需要进行格式转换，但系统会自动提示并执行相应操作。

3.2 项目升级详解

当您尝试在新版本中打开旧版本项目时，可能会遇到需要转换格式的情况。此时系统会弹出提示对话框：

重要提醒：项目转换操作不可逆！如果您希望保留原始项目的旧格式版本（例如需要与使用旧版本软件的同事共享），建议在转换前先创建项目文件（.stp）及相关文件夹的备份。

转换后的项目只能在当前或更高版本的Materials Studio中打开，无法在旧版本中使用。如果您的研究团队成员使用不同版本的软件，建议统一升级到最新版本，以确保项目文件的顺畅共享。

在某些情况下，如果项目设置位于只读文件中，自动转换可能无法进行：

解决方法：导航到项目所在文件夹，找到模块文件夹中的相关文件，更改其属性，取消"只读"选项。

3.3 文档格式兼容性解析

Materials Studio支持多种原生文件格式，每种格式针对特定类型的数据设计：

3D原子文档 - XSD文件格式

3D原子集合文档 - XOD文件格式

原子轨迹 - XTD文件格式

3D介观文档 - MSD文件格式

介观轨迹 - MTD文件格式

研究表 - STD文件格式

图表 - XCD文件格式

网格 - XGD文件格式

这些文档格式具有良好的向后兼容性，所有由旧版本生成的文档都能在新版本中正常使用。然而，需要特别注意的是，一旦在新版本中保存这些文档，它们将无法再用旧版本的软件打开。

跨版本分享文件的解决方案：

利用XSD/XTD/XOD导出选项或STD导出选项对话框，将文件导出为Materials Studio 5.0或更高版本支持的格式。

使用非原生文件格式（如.msi格式）保存3D模型数据，所有版本的Materials Studio都能打开和保存这种格式。

试用记事本打开模型文件，将对应的版本号降低（若文件多可以编译Python脚本进行批量修改）

注意：关于如何一键批量修改MS文件版本号，将会在下一期单独出一个操作视频，含程序。

3.4 网关与服务器升级策略

为充分利用最新版本的所有功能，强烈建议在升级Materials Studio客户端的同时，将网络中的所有网关和服务器同步升级到最新版本。版本不一致可能导致远程计算作业失败，并返回不兼容参数的错误信息。

网关升级流程：

停止并卸载旧版本网关

安装新版本网关

配置网关设置

当使用新版客户端访问旧版网关时，系统会自动迁移设置，无需用户干预。但如果无法建立连接，系统会显示警告信息。

网关升级顺序灵活性： Materials Visualizer与网关及服务器的升级顺序并不固定，可根据实际情况选择以下升级路径：

仅升级客户端，继续使用旧版网关和服务器

同时升级客户端和所有网关服务器

混合方式：升级客户端，同时连接新旧版本网关

Windows环境中，升级本地网关和服务器，同时使用网络上的现有网关

注意事项：避免在比客户端版本更新的网关上运行作业，这种版本不匹配（网关版本>客户端版本）可能导致兼容性问题。

4.1 分布式计算环境的优化配置

在材料科学研究中，复杂的量子化学计算和分子动力学模拟往往需要大量计算资源。Materials Studio的客户端-服务器架构为构建高效的分布式计算环境提供了可能性。我们建议：

将计算密集型任务分配到专用的高性能服务器上

利用Linux服务器的多核并行计算能力处理大规模模拟（建议客户端为Windows，远端服务器为Linux）

为不同类型的计算任务配置专用服务器，如量子力学计算、分子动力学模拟等

4.2 研究数据的版本管理策略

在团队协作研究中，项目文件和文档的版本管理至关重要。建议采用以下策略：

建立统一的项目命名和版本标记规范

定期备份重要项目文件，特别是在软件版本升级前

考虑使用外部版本控制工具管理项目文件的演变历史

在共享项目前明确软件版本兼容性要求

4.3 性能优化与故障排除

即使在满足推荐系统配置的情况下，仍可能遇到性能瓶颈。以下技巧可帮助优化Materials Studio的运行性能：

关闭不需要的后台程序，为Materials Studio释放系统资源

对于大型体系，考虑分步骤进行计算，而非一次性处理

定期清理临时文件和计算缓存

使用任务管理器监控系统资源使用情况，识别潜在瓶颈

Materials Studio作为材料科学领域的强大工具，正在不断演进以满足研究者日益增长的计算需求。从安装配置到版本升级，掌握这些基础但关键的技术细节，将为您的材料研究工作奠定坚实基础。

随着计算硬件性能的提升和软件算法的优化，Materials Studio未来将为材料设计、性能预测和机理研究提供更加强大的支持。我们期待与每一位材料科学工作者一起，在这个强大工具的助力下，探索材料科学的无限可能！

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作者简介：材料科学与计算模拟领域资深研究者，使用Materials Studio软件将近10年，并擅长编译Perl语言脚本以及Python，长期从事计算材料学教学与科研工作，对材料模拟软件应用有深入研究，致力于推动计算手段在材料创新中的应用。

来源：小安科技论