中科院物理所懷柔園區材料基因組計算子平臺正式運行

2021-06-21 10:50:17 來源: 科技日報 作者: 陸成寬

科技日報記者 陸成寬

今年6月,中國科學院物理研究所與北京市在懷柔科學城共建的材料基因組平臺的材料計算子平臺正式運行。計算和數據是材料基因組平臺的重要組成部分,是整個平臺的“大腦”。計算子平臺的正式運行標志著材料基因組平臺的建設工作取得了重要的階段性進展。

材料科學數據庫首頁(中科院物理所供圖)

傳統的材料研究方法因其研發時間長,成功率不確定,正逐漸成為制約工業產品創新和質量優化的一大瓶頸。為加速新材料研發步伐,強化國家工業競爭優勢,中國科學院物理研究所開始更多地借助高性能計算領域近年來涌現的全新技術分支——高通量計算,通過增強材料基因計算和數據處理能力、建立材料基因數據庫與云資源平臺,為全球范圍內的材料研究人員提供數據共享服務。

懷柔科學城材料計算子平臺采用了一套極具先進性的軟硬件一體化設計方案,是面向未來材料研究需求打造的材料基因計算和數據處理平臺系統,是我國首個針對材料基因應用需求個性化設計的“數據增強性”超級計算設施。通過“第一性原理計算”等方法能夠快速預測材料的性質(例如鍵能、結構穩定性、電子結構、力學性質等);通過高通量計算能夠獲取海量的材料基礎性質數據;再利用這些數據來篩選和設計新材料,從而大幅加速新材料的研發速度,同時降低研發成本。

該計算子平臺的科學家之前與松山湖材料實驗室合作,于2020年8月上線了我國首個世界級的材料科學數據庫。此次建成并正式投入運行的懷柔材料基因組計算子平臺在其調試期間就已經顯著提升了Atomly數據庫的數據積累能力。Atomly數據庫目前已比肩或超越世界頂級的同類數據庫,改變了此領域歐美幾家獨大而我們長期依賴舶來品的跟隨局面。目前,該數據庫已經積累了18萬個無機晶體的高質量計算結果,包含18萬無機晶體的晶體結構和電子結構,1.2萬個材料的介電性質數據,8千個無機晶體的力學性能數據,近5萬個材料系統的熱力學相圖。其運用業界頂級的材料數據科學技術將海量無機材料的高質量數據帶到科研人員觸手可得之處,為業界帶來變革性的材料數據工具平臺,通過數據驅動新材料的篩選、預測和發現,大幅提升材料研發的生產力。截至目前,Atomly數據庫已為我國的1300余名科技工作者提供數據查詢業務10萬余次,并已開始助力能源材料、半導體、合金等領域的相關研究。

材料基因組研究平臺是中科院和北京市共建的跨學科交叉研究平臺項目,是北京市懷柔科學城建設的重點內容之一,也是第一批啟動建設的交叉研究平臺。該項目占地54畝,建筑面積 4萬平方米,投資5.5億,計劃建成時間為 2021年12月。項目探索運用“材料基因組(MGI)”研究新理念,構建集材料計算、大數據處理、高通量材料合成與表征、高通量技術研發等功能于一體的材料探索、基礎和應用研究的先進平臺,為物質科學原創性基礎研究提供廣泛、新型、高質量的材料對象,支撐我國物質科學領域基礎研究與應用基礎研究跨越式發展,旨在建成國際上一流的國家級綜合性材料研究基地。該項目于2017年5月開工建設,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涉及核心指標的科研設備基本采購完畢,重點實驗室和特殊用房等裝修改造施工完畢,安裝調試率超過90%,核心子系統具備指標驗收條件并陸續進入運行狀態。



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責任編輯:范琪
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