怀柔科学城材料基因组计算子平台正式运行
2021-06-18 科学网

  近日,中国科学院物理研究所与北京市在怀柔科学城共建的材料基因组平台的材料计算子平台正式运行。计算和数据是材料基因组平台的重要组成部分,是整个平台的“大脑”。计算子平台的正式运行标志着材料基因组平台的建设工作取得了重要的阶段性进展。

  传统的材料研究方法因其研发时间长,成功率不确定,正逐渐成为制约工业产品创新和质量优化的一大瓶颈。为加速新材料研发步伐,强化国家工业竞争优势,中国科学院物理研究所开始更多地借助高性能计算领域近年来涌现的全新技术分支——高通量计算,通过增强材料基因计算和数据处理能力、建立材料基因数据库与云资源平台,为全球范围内的材料研究人员提供数据共享服务。

  怀柔科学城材料计算子平台采用了一套极具先进性的软硬件一体化设计方案,是面向未来材料研究需求打造的材料基因计算和数据处理平台系统,是我国首个针对材料基因应用需求个性化设计的“数据增强性”超级计算设施。通过“第一性原理计算”等方法能够快速预测材料的性质(例如键能、结构稳定性、电子结构、力学性质等);通过高通量计算能够获取海量的材料基础性质数据;再利用这些数据来筛选和设计新材料,从而大幅加速新材料的研发速度,同时降低研发成本。

  该计算子平台的科学家之前与松山湖材料实验室合作,由2020年8月上线了我国首个世界级的材料科学数据库Atomly.net。此次建成并正式投入运行的怀柔材料基因组计算子平台在其调试期间就已经显著提升了Atomly数据库的数据积累能力。Atomly数据库目前已比肩或超越世界顶级的同类数据库,改变了此领域欧美几家独大而我们长期依赖舶来品的跟随局面。目前,该数据库已经积累了18万个无机晶体的高质量计算结果,包含18万无机晶体的晶体结构和电子结构,1.2万个材料的介电性质数据,8千个无机晶体的力学性能数据,近5万个材料系统的热力学相图。其运用业界顶级的材料数据科学技术将海量无机材料的高质量数据带到科研人员触手可得之处,为业界带来变革性的材料数据工具平台,通过数据驱动新材料的筛选、预测和发现,大幅提升材料研发的生产力。截至目前,Atomly数据库已为我国的1300余名科技工作者提供数据查询业务10万余次,并已开始助力能源材料、半导体、合金等领域的相关研究。

  材料基因组研究平台是中科院和北京市共建的跨学科交叉研究平台项目,是北京市怀柔科学城建设的重点内容之一,也是第一批启动建设的交叉研究平台。该项目占地 54 亩,建筑面积4万平方米,投资5.5亿,计划建成时间为2021年12月。项目探索运用“材料基因组(MGI)”研究新理念,构建集材料计算、大数据处理、高通量材料合成与表征、高通量技术研发等功能于一体的材料探索、基础和应用研究的先进平台,为物质科学原创性基础研究提供广泛、新型、高质量的材料对象,支撑我国物质科学领域基础研究与应用基础研究跨越式发展,旨在建成国际上一流的国家级综合性材料研究基地。该项目于2017年5月开工建设,土建工程已于2020年4月全部竣工。目前材料基因组研究平台涉及核心指标的科研设备基本采购完毕,重点实验室和特殊用房等装修改造施工完毕,安装调试率超过90%,核心子系统具备指标验收条件并陆续进入运行状态。

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