近日，中國(guó)科學(xué)院物理研究所與北京市在懷柔科學(xué)城共建的材料基因組平臺(tái)的材料計(jì)算子平臺(tái)正式運(yùn)行。計(jì)算和數(shù)據(jù)是材料基因組平臺(tái)的重要組成部分，是整個(gè)平臺(tái)的“大腦”。計(jì)算子平臺(tái)的正式運(yùn)行標(biāo)志著材料基因組平臺(tái)的建設(shè)工作取得了重要的階段性進(jìn)展。

傳統(tǒng)的材料研究方法因其研發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，成功率不確定，正逐漸成為制約工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新和質(zhì)量?jī)?yōu)化的一大瓶頸。為加速新材料研發(fā)步伐，強(qiáng)化國(guó)家工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，中國(guó)科學(xué)院物理研究所開(kāi)始更多地借助高性能計(jì)算領(lǐng)域近年來(lái)涌現(xiàn)的全新技術(shù)分支——高通量計(jì)算，通過(guò)增強(qiáng)材料基因計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力、建立材料基因數(shù)據(jù)庫(kù)與云資源平臺(tái)，為全球范圍內(nèi)的材料研究人員提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

懷柔科學(xué)城材料計(jì)算子平臺(tái)采用了一套極具先進(jìn)性的軟硬件一體化設(shè)計(jì)方案，是面向未來(lái)材料研究需求打造的材料基因計(jì)算和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)系統(tǒng)，是我國(guó)首個(gè)針對(duì)材料基因應(yīng)用需求個(gè)性化設(shè)計(jì)的“數(shù)據(jù)增強(qiáng)性”超級(jí)計(jì)算設(shè)施。通過(guò)“第一性原理計(jì)算”等方法能夠快速預(yù)測(cè)材料的性質(zhì)（例如鍵能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)等）；通過(guò)高通量計(jì)算能夠獲取海量的材料基礎(chǔ)性質(zhì)數(shù)據(jù)；再利用這些數(shù)據(jù)來(lái)篩選和設(shè)計(jì)新材料，從而大幅加速新材料的研發(fā)速度，同時(shí)降低研發(fā)成本。

該計(jì)算子平臺(tái)的科學(xué)家之前與松山湖材料實(shí)驗(yàn)室合作，由2020年8月上線了我國(guó)首個(gè)世界級(jí)的材料科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)Atomly.net。此次建成并正式投入運(yùn)行的懷柔材料基因組計(jì)算子平臺(tái)在其調(diào)試期間就已經(jīng)顯著提升了Atomly數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)積累能力。Atomly數(shù)據(jù)庫(kù)目前已比肩或超越世界頂級(jí)的同類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)，改變了此領(lǐng)域歐美幾家獨(dú)大而我們長(zhǎng)期依賴(lài)舶來(lái)品的跟隨局面。目前，該數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)積累了18萬(wàn)個(gè)無(wú)機(jī)晶體的高質(zhì)量計(jì)算結(jié)果，包含18萬(wàn)無(wú)機(jī)晶體的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，1.2萬(wàn)個(gè)材料的介電性質(zhì)數(shù)據(jù)，8千個(gè)無(wú)機(jī)晶體的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，近5萬(wàn)個(gè)材料系統(tǒng)的熱力學(xué)相圖。其運(yùn)用業(yè)界頂級(jí)的材料數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)將海量無(wú)機(jī)材料的高質(zhì)量數(shù)據(jù)帶到科研人員觸手可得之處，為業(yè)界帶來(lái)變革性的材料數(shù)據(jù)工具平臺(tái)，通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)新材料的篩選、預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)，大幅提升材料研發(fā)的生產(chǎn)力。截至目前，Atomly數(shù)據(jù)庫(kù)已為我國(guó)的1300余名科技工作者提供數(shù)據(jù)查詢(xún)業(yè)務(wù)10萬(wàn)余次，并已開(kāi)始助力能源材料、半導(dǎo)體、合金等領(lǐng)域的相關(guān)研究。

材料基因組研究平臺(tái)是中科院和北京市共建的跨學(xué)科交叉研究平臺(tái)項(xiàng)目，是北京市懷柔科學(xué)城建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，也是第一批啟動(dòng)建設(shè)的交叉研究平臺(tái)。該項(xiàng)目占地 54 畝，建筑面積4萬(wàn)平方米，投資5.5億，計(jì)劃建成時(shí)間為2021年12月。項(xiàng)目探索運(yùn)用“材料基因組(MGI)”研究新理念，構(gòu)建集材料計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理、高通量材料合成與表征、高通量技術(shù)研發(fā)等功能于一體的材料探索、基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的先進(jìn)平臺(tái)，為物質(zhì)科學(xué)原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究提供廣泛、新型、高質(zhì)量的材料對(duì)象，支撐我國(guó)物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究與應(yīng)用基礎(chǔ)研究跨越式發(fā)展，旨在建成國(guó)際上一流的國(guó)家級(jí)綜合性材料研究基地。該項(xiàng)目于2017年5月開(kāi)工建設(shè)，土建工程已于2020年4月全部竣工。目前材料基因組研究平臺(tái)涉及核心指標(biāo)的科研設(shè)備基本采購(gòu)?fù)戤?，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和特殊用房等裝修改造施工完畢，安裝調(diào)試率超過(guò)90%，核心子系統(tǒng)具備指標(biāo)驗(yàn)收條件并陸續(xù)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。

材料基因組研究平臺(tái)“數(shù)據(jù)增強(qiáng)型”超級(jí)計(jì)算機(jī)


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