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　　在此次論壇上，專家、學者共同探討了在新一代信息技術創新變革驅動下，如何探索發展計算—數據—智能融合驅動的材料創新研究范式，變革傳統材料研究模式。

　　新一代信息技術帶來新材料研發變革

　　隨著新一輪信息技術的蓬勃發展，云計算、大數據、人工智能、超級計算等信息技術不斷賦能各類行業，帶動了行業模式的深度變革。

　　新材料的設計和研發越來越依賴超級計算機，材料的模擬計算已經成為超級計算主要應用領域之一。“信息技術與新材料深度融合，共同推動制造業向高端化發展。”國家超算天津中心黨組書記孟祥飛說，由于材料是一個復雜的高維多尺度耦合系統，現有的基礎理論還不能準確地描述材料成分—組織/結構—性能—服役行為的構效關系，一些深層次的機理還不清楚，導致材料研發長期基于經驗，依靠“試錯法”推進。隨著計算機的發展和計算能力的提高，計算材料學快速興起，推動了材料研發由“經驗+試錯”的模式向計算驅動模式轉變。計算驅動模式是現代材料研發的重要手段，可以有效提升材料研發的效率并降低研發成本。

　　“在最近十多年，隨著材料計算數據和實驗數據的爆炸式增長，以及人工智能技術的發展，數據和智能驅動的材料研發分析和性質預測已成為材料研究的新手段。”孟祥飛介紹。

　　在美國、歐洲等國家和地區，超級計算機在材料計算與數據庫建設方面起步早，已經取得了一定成效。比如由美國能源部主導建設的在線開源材料計算與數據庫平臺，可有效加速新材料的篩選;美國杜克大學建立的AFLOW數據庫可提供基本的材料搜索、分析等服務，并集成了材料性質預測的機器學習模塊。

　　國內也有不少科研團隊和公司正在開展高通量計算與材料數據挖掘等工作，國家超級計算天津中心研發了中國材料基因工程高通量計算平臺CNMGE，該平臺實現了催化等多種材料的自動高通量計算以及多元多相復合材料力學行為的多尺度計算。

　　超級計算驅動新材料創新發展

　　在新一代信息技術創新變革驅動下，探索發展計算—數據—智能融合驅動的材料創新研究新范式，變革傳統材料研究模式尤為重要。

　　特別是要依托我國新一代百億億次超級計算系統，將傳統的計算材料學與新興的人工智能和大數據技術相融合，通過構建高通量、多尺度計算與高精度專題數據庫基礎研究設施平臺，開發基于機器學習的材料快速性能預測方法及模型，從而提高能源、化工、電子、環境等領域新材料的“綠色”創造與制造研發效率。

　　以近年來國際材料領域興起的前沿技術材料基因工程為例，它包括3種模式：一是高通量實驗技術，通過高通量實驗加速新材料研發;二是高通量計算，通過理論計算，減少實驗次數，再進行實驗驗證;三是數據與智能驅動，通過對材料領域大量數據(即材料數據庫)的挖掘和深度學習建立模型，預測候選材料，大幅降低實驗試錯成本。“在材料基因工程思想的引領下，國內外也涌現出一批計算、數據與智能相結合的研究成果。”孟祥飛說。

　　“首創性、獨創性的科學研究不僅需要快速驗證，更需要頻繁試錯、迭代，找準新的方向，這就更需要算法和算力的支撐。”物質綠色創造與制造海河實驗室常務副主任、中國科學院院士、南開大學副校長陳軍表示。

　　由此可見，超級計算平臺作為“超級算力供給+大規模數據支撐+系統性算法集成”的融合載體，在新材料創新研發方面正發揮著日益強勁的驅動作用，特別是伴隨天河等新一代超級計算機的研制成功，通過將高性能計算方法、機器學習方法與第一性原理計算方法相融合，將實現更高精度、更大尺度的分子層面模擬計算以及開展上萬級任務并發的高通量材料篩選等工作。因此，計算和智能技術融合將會為新材料創新研發帶來新機遇、新發展。

　　天河超算系統服務上千材料研發團隊

　　目前，國家超算天津中心已經在平臺上開發了多款適合先進材料研發、科研成果驗證的App。天河超級計算系統支撐數百家機構上千個材料研發團隊，開展了多項超級計算支撐的計算—數據—智能驅動的新材料研究工作，取得了良好的應用創新成效。

　　例如，支持北京大學團隊發現核量子效應誘導二維冰，并首次觀測到氫離子在水中的原子級分辨圖像，為通過改進電極材料提升產氫效率帶來全新思路。

　　支持深圳大學在《科學》上發表關于相變存儲材料與器件設備的論文，該成果將有助于大力推進基于先進微電子技術的高性能神經元感知芯片的開發。

　　截至目前，國家超算天津中心已經與各大高校、科研機構合作在各類材料領域的國際期刊及主流期刊上發表論文超過1500余篇。

　　在支持科研成果上“書架”的同時，國家超算天津中心還助力成果轉化，讓幾十項科研成果上了“貨架”。

　　2021年底，天津市成立信創海河實驗室，國內知名的新能源動力電池和汽車部件生產商天津市捷威動力工業有限公司也成為海河實驗室創新聯合體的一員。“一年來，依靠同為海河實驗室成員的國家超算天津中心的幫助，企業研發的新產品續航能力大幅提升，即將進入產業化階段。”天津市捷威動力工業有限公司研究院副院長馬華說。

　　國家超算天津中心黨組書記孟祥飛表示，現在利用天河系列超級計算機從事材料研發的科研機構和企業規模超千家，在硬質合金、電池材料、高分子材料等領域已經產出了一系列有代表性的成果。

　　目前，用戶通過手機或電腦登錄中國材料基因工程高通量計算平臺，點擊選擇參數，就可以將所需材料計算研發的任務，提交到天河系列超級計算機，并隨時可以監控其計算任務的進度。通過最先進的計算技術、軟件工程技術、人工智能技術，超級算力將成為材料領域創新的強大生產力。