科创中国

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。

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。

本项目系统性研制完成了基于材料基因工程思想的新材料研发高通量计算平台，打造了国产超算上进行材料模拟计算的新模式，成为国家级的新材料研发开放创新平台，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。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。同时围绕平台建设也取得了卓有成效的典型示范应用工作，支撑了锂离子电池正极材料研发、大型铸锻件的材料及工艺研发、多相硬质合金材料多尺度设计开展广泛应用，产生了良好的经济和社会效益，助力解决了基于国产超级计算机的材料研发创新、产业转型升级等一系列挑战性问题。

本项目由国家超级计算天津中心核心团队开发完成。

项目创新成果填补国内外空白，面向天河新一代超级计算机，打造了首个国家级材料基因工程高通量计算平台。平台已聚集国内数百个团队开展材料计算工作，支撑科研团队发表论文数百篇，取得省部级以上奖励数十项。项目广泛应用于企业的材料研发和工艺生产环节，显著提升了企业新材料研发效率和缩短了研发时间。

项目实现了由传统材料计算研究到产学研用协同的材料计算研发生态的转变，改变了用户以“炒菜式”的方式进行单一任务、单一尺度的任务提交运行到建立“需求提出-技术供给-平台支撑-成果产出”的交互、迭代的产学研用协同的创新机制，企业和用户提出新材料新功能的需求，科研团队提供技术保障，依托平台高效研发，最终产生创新成果。

项目推动了材料和制造业向价值链中高端迈进，促进了材料与制造业产业创新驱动和转型升级，加快中国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。

该成果拟通过技术开发、技术服务等方式进行成果转化。