GEMS CLI

封装 xGEMS 库的热力学模拟 CLI 工具和 MCP Server，供 AI Agent 和研究者调用。

项目结构

gemscli/
├── gems_cli/                    # Python 包
│   ├── engine.py                # GemsEngine 核心封装 + GemsExplorer
│   ├── cli.py                   # CLI 入口 (gems-cli)
│   ├── mcp_server.py            # MCP Server (gems-mcp)，4 个工具
│   ├── utils.py                 # 单位转换、路径解析
│   └── templates/               # JSON 模拟模板
├── data/systems/                # 7 个预导出的 GEMS3K 热力学系统
├── examples/                    # 使用示例 + 论文复现脚本
├── docs/                        # 技术文档
├── GEMS3.11.2/                  # GEM-Selektor 分发包（二进制 + 数据库）
└── pyproject.toml

快速开始

1. 安装依赖

conda config --add channels conda-forge
conda create -n gems python=3.11 -y
conda activate gems
conda install xgems -y
pip install mcp                    # MCP Server 依赖
pip install -e .                   # 开发模式安装

2. 使用 CLI

# 列出可用系统
gems-cli --list-systems

# 查看系统元数据
gems-cli --system-info calcite

# 运行平衡计算（内联参数）
gems-cli --system calcite --T 25 --P 1 \
  --bulk-composition '{"Ca":0.01,"C":0.01,"H":111,"O":55.5}'

# 运行平衡计算（JSON 文件）
gems-cli --input gems_cli/templates/aragonite_calcite.json

3. 启动 MCP Server

gems-mcp                                    # stdio 模式（默认）
gems-mcp --transport sse --port 8765        # SSE 模式

可用系统

系统	元素	相	说明
calcite	10	13	Ca-C-O-H 地球化学，文石/方解石平衡
cement_hydration	24	110	完整水泥水化（C-S-H, CH, AFt, AFm 等）
iron_redox	7	4	Fe²⁺/Fe³⁺ 氧化还原体系
exchange_sorption	8	7	铀在粘土矿物上的离子交换吸附
PC_leaching	13	84	硅酸盐水泥浸出
mortar_dissolution	13	81	砂浆骨料溶解
ferrite_carbonation	8	~30	C4AF 铁铝酸盐强制碳化（从 PC_leaching 精简）

验证

本项目已通过以下文献的热力学模拟结果验证：

1. Ma Z, Jiang Y, Ding T, et al. Elucidating the behaviours and mechanisms of enforced carbonation in ferrite. Cement and Concrete Research, 2025, 195: 107916. DOI: 10.1016/j.cemconres.2025.107916
2. Kim N, Seo J, Jang J G, et al. Thermodynamic modeling of carbonated Portland cement under groundwater and seawater conditions. Cement and Concrete Composites, 2025, 162: 106141. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2025.106141
3. Gao W, Zhao M, Li C, et al. Synergistic mechanisms of multiple components in lithium slag-based low-carbon cement: Multi-scale insights from thermodynamic modeling to hydration-driven microstructural evolution. Cement and Concrete Composites, 2026, 162: 106508. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2026.106508
4. Pang L, Sun J, Provis J L, et al. Thermodynamic simulation-assisted design of the electrolytic manganese residue-slag-Ca(OH)₂ cementitious system. Cement and Concrete Research, 2025. DOI: 10.1016/j.cemconres.2025.108119

相关资源

• xGEMS 源码: https://bitbucket.org/gems4/xgems
• xGEMS Jupyter 示例: https://github.com/gemshub/xgems-jupyter
• GEM-Selektor 文档: https://gemshub.github.io/start/gemselektor/documentation/