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新材料研发高通量计算平台关键技术与应用

发布时间: 2023-09-26

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 技术服务
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
随着新材料需求日益紧迫和材料基因工程迅速发展,高通量计算在新材料研 发中日益重要。单一用户材料体系不同组分、不同尺度、不同外场下并发计算和多用户多类型材料并发计算成为新材料开发的必然趋势。利用国家新一代超算设施建设功能强大的高通量材料计算平台,既是新材料研发设计的大规模计算应用需求,也是国家新材料研发重大战略需求。本项目充分把握新材料研发产学研协同要求,立足国产新一代超算设施,完成了新材料研发的高通量计算平台建设,获国家发明专利22项,软件著作权14项,制定标准3个,发表高水平论文12篇。项目成果在在能源、核电、航天、绿色化工等领域得到广泛应用。项目平台注册用户超1200个,为超400项新材料研发领域项目提供平台和技术支撑,依托项目平台产生直接经济效益超过9亿元,累计产生经济效益超20亿元。
成果亮点
同要求,立足国产新一代超算设施,主要创新和突破有: (1)突破了材料基因驱动的材料研发高通量计算技术。针对材料基因工程提 升研发效率降低研发成本目标,突破超级计算环境下材料计算大规模高并发计算任务调度、层次化建模、任务多流程自动计算等技术,实现支持超百级用户并发在线和超万级任务并发计算。 (2)提出了新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)研发了内禀关联的材料跨尺度模型统一耦合技术。建立了完备的材料计 算软件体系,开发了不同尺度计算模型的耦合方法及数据流的传输和贯通技术 ,解决了多组元材料体系的成分、组织结构、性能和服役行为等耦合关联的全流程多尺度计算挑战,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。
团队介绍
本项目由国家超级计算天津中心核心团队开发完成。
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:2023-09-28

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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