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基于材料基因平台加速能源领域应用

发布时间: 2023-09-06

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 作价入股
成果类型: 新技术
行业领域:
电子信息技术,新一代信息技术产业
成果介绍
为了加速材料在不同领域的应用,缩短研发周期,天津超算中心构建高通量材料计算融合支撑环境,解决大规模任务并发调度、资源管理与数据共享等问题,进行软件集成与数据接口开发,实现对多组元、多尺度、全链条算法工具的统一集成,并提供用户自定义开发环境,以融合环境和软件为基础,构建高通量材料计算工作流设计与图形交互环境,实现材料研发设计的并发高效计算和自动流程计算。最后通过金属、催化等典型材料设计过程对平台进行应用验证,构建产学研用协同发展生态。超级计算、云计算与大数据融合支撑技术总体方案突破了超级计算、云计算与大数据的底层设施的融 合挑战,为高通量计算平台打造高性能“计算+数据”协同支撑能力。通过突破 跨域资源融合、数据贯通、安全设计挑战,实现底层的超级计算与云计算、大数据的基础设施的融合,解决融合环境内的多源异构数据的有效流动,以及大规模数据的存储和分析,融合环境内的超级计算资源、云资源、大数据资源的统一协调管理。
成果亮点
材料基因平台的工作流执行优化及工作流引擎的快速迁移。在多尺度材料计算工作流的执行性能优化方面,设计了基于高并发计算任务的轻量、高效的高通量计算模式,通过父子任务关系模型降低了大规模并发计算任务的管理开销;设计了面向高通量计算任务自动容错策略,实现了中断任务的自动恢复执行;设计了可扩展的服务架构,优化了工作流管理系统的多用户并发性能。在工作流计算结果解析与数据 提取方面,设计了基于“数据标识-规则匹配-转换执行”的数据格式转换策略,实现了材料计算结果的高通量自动解析过程;设计了计算结果数据格式转换扩展规范,支持用户按照标准自主开发转换工具。最终完成流程模板11 个;完成57个软件的集成和输出结果的数据读取与录入。在工作流管理系统的快速迁移部署上,最终实现了材料平台在多个超算中心的高效部署,并完成了已定制组件和工作流模板在目标环境的快速迁移,避免了重复定制引起的巨大工作量。
团队介绍
国家超级计算天津中心是2009年5月批准成立的首家国家级超级计算中心,中心研制部署有中国首个排名世界第一的天河一号超级计算机和全自主的天河新一代百亿亿次系统,形成双百亿亿级能力,即每秒超百亿亿次超级计算能力与百亿亿字节超大规模数据管理能力,成为我国超算科技自立自强的代表,也是我国目前应用范围最广、高性能算力能力最强的超级计算中心,先后承担国家发改委首个大数据领域工程实验室、国家工信部首批工业云平台、工业大数据示范基地建设,及揭榜新一代人工智能开源开放平台等,是天津乃至全国高端信息技术研发的高地之一。目前,构建有石油勘探、新材料等十余个专业化平台,天河系列平台每天完成超15000项计算任务,服务来自全国超30个省、市、自治区和港、澳地区8000余家重点科研、企业和政府机构,支撑取得超3600多项突出创新成果,深海一号、白鹤滩水电站、港珠澳大桥等背后都有天河贡献,并累计为企业新增经济效益近200亿,园区聚集产值规模达200亿,并在新冠智能诊断、中西药物研发的科技抗疫中发挥引领作用,全面支撑科技创新和产业发展,成为“大国重器”。
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位:“科创中国”超级算力应用创新科技服务团 (国家超级计算天津中心) 评价时间:2023-10-25

菅晓东

国家超级计算天津中心

高性能计算部部长

综合评价

该平台成果创新点突出,技术价值很高,经济社会效益显著,总体达到了国际领先水平。该项目的主要创新点包括:(1)突破了超级计算环境下材料计算大规模高并发计算任务调度技术和任务多流程自动计算技术,采用两级调度的方式进行资源动态调度,研制了任务自动管理与调度的工作流引擎,实现了支持超百级用户并发在线和超万级任务并发计算。(2)提出了材料研发中计算与数据高效融合方法,突破了材料高通量计算-高效率访存-大规模可视化的跨域云化融合技术,构建了材料高精度专题数据库、数据交换统一标准接口系统、数据原位可视化共享呈现一体化融合环境,实现了新材料研发的超十亿亿次高效计算、超十亿亿字节数据高效存储。(3)针对跨尺度模型统一耦合的难题,提出了内禀关联的多相复合材料跨尺度耦合模型,开发了52个统一接口、近百个中间组件,实现了纳观-微观-介观-宏观力学行为的多尺度连续性计算和数据传输。 平台的技术推动了材料与制造业产业结构迈向中高端,促进了材料与制造业产业创新驱动、智能转型和绿色发展,加快从制造大国向制造强国转变,可有效提升天津乃至全国的材料研发效率,降低研发成本,助力天津市以及国内的企业、高校和科研院所开展材料研发创新,可以成为区域甚至全国高技术服务典范,具有很强的技术价值。 总体而言,该项目技术思路方向很好,未来市场空间大,有利于当前政策要求,转化成熟度很高,值得支持推广。建议强化相应产品开发,加大产业链开发力度。
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