近日，中國科學(xué)院物理研究所與北京市在懷柔科學(xué)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(shù)據(jù)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(biāo)志著材料基因組平臺的建設(shè)工作取得了重要的階段性進展。

傳統(tǒng)的材料研究方法因其研發(fā)時間長，成功率不確定，正逐漸成為制約工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新和質(zhì)量優(yōu)化的一大瓶頸。為加速新材料研發(fā)步伐，強化國家工業(yè)競爭優(yōu)勢，中國科學(xué)院物理研究所開始更多地借助高性能計算領(lǐng)域近年來涌現(xiàn)的全新技術(shù)分支——高通量計算，通過增強材料基因計算和數(shù)據(jù)處理能力、建立材料基因數(shù)據(jù)庫與云資源平臺，為全球范圍內(nèi)的材料研究人員提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

懷柔科學(xué)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(shè)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(shù)據(jù)處理平臺系統(tǒng)，是我國首個針對材料基因應(yīng)用需求個性化設(shè)計的“數(shù)據(jù)增強性”超級計算設(shè)施。通過“第一性原理計算”等方法能夠快速預(yù)測材料的性質(zhì)（例如鍵能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)等）；通過高通量計算能夠獲取海量的材料基礎(chǔ)性質(zhì)數(shù)據(jù)；再利用這些數(shù)據(jù)來篩選和設(shè)計新材料，從而大幅加速新材料的研發(fā)速度，同時降低研發(fā)成本。

該計算子平臺的科學(xué)家之前與松山湖材料實驗室合作，由2020年8月上線了我國首個世界級的材料科學(xué)數(shù)據(jù)庫Atomly.net。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(diào)試期間就已經(jīng)顯著提升了Atomly數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)積累能力。Atomly數(shù)據(jù)庫目前已比肩或超越世界頂級的同類數(shù)據(jù)庫，改變了此領(lǐng)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(shù)據(jù)庫已經(jīng)積累了18萬個無機晶體的高質(zhì)量計算結(jié)果，包含18萬無機晶體的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，1.2萬個材料的介電性質(zhì)數(shù)據(jù)，8千個無機晶體的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，近5萬個材料系統(tǒng)的熱力學(xué)相圖。其運用業(yè)界頂級的材料數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)將海量無機材料的高質(zhì)量數(shù)據(jù)帶到科研人員觸手可得之處，為業(yè)界帶來變革性的材料數(shù)據(jù)工具平臺，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動新材料的篩選、預(yù)測和發(fā)現(xiàn)，大幅提升材料研發(fā)的生產(chǎn)力。截至目前，Atomly數(shù)據(jù)庫已為我國的1300余名科技工作者提供數(shù)據(jù)查詢業(yè)務(wù)10萬余次，并已開始助力能源材料、半導(dǎo)體、合金等領(lǐng)域的相關(guān)研究。

材料基因組研究平臺是中科院和北京市共建的跨學(xué)科交叉研究平臺項目，是北京市懷柔科學(xué)城建設(shè)的重點內(nèi)容之一，也是第一批啟動建設(shè)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(gòu)建集材料計算、大數(shù)據(jù)處理、高通量材料合成與表征、高通量技術(shù)研發(fā)等功能于一體的材料探索、基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的先進平臺，為物質(zhì)科學(xué)原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究提供廣泛、新型、高質(zhì)量的材料對象，支撐我國物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究與應(yīng)用基礎(chǔ)研究跨越式發(fā)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(shè)，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(biāo)的科研設(shè)備基本采購?fù)戤叄攸c實驗室和特殊用房等裝修改造施工完畢，安裝調(diào)試率超過90%，核心子系統(tǒng)具備指標(biāo)驗收條件并陸續(xù)進入運行狀態(tài)。

材料基因組研究平臺“數(shù)據(jù)增強型”超級計算機


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