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MatCloud-QE:基于云原生理念的高通量第一性原理计算程序包 被引量：1
1
作者 杨小渝 郝德博 +3 位作者 舒城 许立芳 梁亚男 马新杰 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1007-1015,共9页
国内开展第一性原理计算总是局限于某一两个商业软件,不仅需要软件使用许可,而且还需要下载、安装到本地,再通过人工部署到高性能计算集群才能开展使用,极大地限制了科研人员开展第一性原理计算。为了解决这个问题,作者团队基于Quantum ... 国内开展第一性原理计算总是局限于某一两个商业软件,不仅需要软件使用许可,而且还需要下载、安装到本地,再通过人工部署到高性能计算集群才能开展使用,极大地限制了科研人员开展第一性原理计算。为了解决这个问题,作者团队基于Quantum ESPRESSO第一性原理计算内核,进一步开发了高通量第一性原理计算加速算法、参数智能推荐算法、输入结构统一算法、自动后处理引擎、组件化引擎、图形化引擎、更多物性计算功能以及MatCloud+接口等算法程序,形成了具有云原生特点的第一性原理计算程序包:MatCloud-QE;进一步通过接入MatCloud+材料云,使用户仅通过浏览器就可在线开展第一性原理计算和数据自动化采集和管理,极大地方便了用户开展第一性原理计算以及高通量计算筛选,且无需软件使用许可。以面向太阳能电池应用的无机钙钛矿Rb_(1-x)Cs_(x)PbI3的材料特性的第一性原理计算为例,说明通过MatCloud+材料云平台使用MatCloud-QE第一性原理计算程序包可进行能隙、态密度和光学性质的计算,计算结果不仅和文献报道结果相符,且整个计算过程减少人工干预次数可达90%以上,极大地提高了效率。目前,MatCloud-QE第一性原理计算程序包深度集成在MatCloud+材料云平台,用户通过云端才能使用,该模式为用户提供了丰富的计算资源和一站式第一性原理计算服务。 展开更多
关键词 MatCloud-QE第一性原理计算程序包 MatCloud+材料云 第一性原理计算 高通量材料计算 云原生
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支撑材料基因工程的高通量材料集成计算平台 被引量：16
2
作者 杨小渝 王娟 +7 位作者 任杰 宋健龙 王宗国 曾雉 张小丽 黄孙超 张平 林海青 《计算物理》 CSCD 北大核心 2017年第6期697-704,共8页
总结材料计算和数据管理面临的挑战,阐述高通量材料集成计算的内涵,介绍我们在国内率先研制出的高通量材料集成计算平台和软件框架Mat Cloud.平台支持与不同高性能计算集群的动态绑定,基于图形化界面的第一性原理计算流程设计、持久化... 总结材料计算和数据管理面临的挑战,阐述高通量材料集成计算的内涵,介绍我们在国内率先研制出的高通量材料集成计算平台和软件框架Mat Cloud.平台支持与不同高性能计算集群的动态绑定,基于图形化界面的第一性原理计算流程设计、持久化、解析和执行;大批量计算作业的生成、提交、运行监控,及容错和纠错的自动流程实现;支持数据的提取、规范化加工、及自动存储等.Mat Cloud形成了一个高通量材料集成计算软件框架,支持个性化插件的快速研发. 展开更多
关键词 材料基因组计划 材料信息学 高通量材料计算 材料基因组工程 MAT CLOUD
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材料基因组计划与第一性原理高通量计算 被引量：13
3
作者 范晓丽 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期689-695,658,共7页
介绍了材料基因组计划的目标与核心思想,讨论了材料基因的来源与定义。虽然材料基因和计算材料都不是新事物,但两者均是材料基因组计划的核心要素,是加快新材料发展的关键。集成计算材料工程是材料基因组计划的基本要素,集合原子、微观... 介绍了材料基因组计划的目标与核心思想,讨论了材料基因的来源与定义。虽然材料基因和计算材料都不是新事物,但两者均是材料基因组计划的核心要素,是加快新材料发展的关键。集成计算材料工程是材料基因组计划的基本要素,集合原子、微观、介观和宏观尺度计算工具的材料集成计算在新材料设计、工艺优化、环境响应方面发挥着重要作用。通过几个研究项目,介绍了第一性原理计算在新材料设计方面的应用,展示了高通量计算筛选新材料的强大功能。不仅如此,高通量计算结果和实验数据的结合将促进对材料物性的认识和材料基因组数据库的建设,为新材料设计提供有益信息。实施材料基因组计划,认识并建立材料结构与属性之间演化规律与新材料发现同等重要。此外,材料基因组计划还旨在变革材料研发理念与模式,在材料研发的全周期过程中采用交互、连续的流程模式,开发并集成计算工具、实验工具、数据信息三大基础构架模块。 展开更多
关键词 材料基因 集成计算材料 第一性原理计算 高通量材料计算
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高通量计算筛选的材料设计接口应用软件 被引量：1
4
作者 冯岳璐 王浩 +2 位作者 杨小渝 靳凯 万萌 《计算机系统应用》 2020年第11期104-113,共10页
复合材料是由至少两种不同性质的材料组成.基于此特点,高通量计算和多尺度模拟方法和理念,尤其适合于复合材料配方的理论设计.为此,我们研发了一个基于Materials Studio的支持复合材料配方设计的高通量计算和筛选的接口应用软件.目前该... 复合材料是由至少两种不同性质的材料组成.基于此特点,高通量计算和多尺度模拟方法和理念,尤其适合于复合材料配方的理论设计.为此,我们研发了一个基于Materials Studio的支持复合材料配方设计的高通量计算和筛选的接口应用软件.目前该软件主要支持Materials Studio中的Amorphous Cell和Forcite Plus两个计算模块,通过模块接口的调用实现了高通量生成复合材料各种配方,以及基于分子动力学的高通量自动流程计算和筛选.与直接使用Materials Studio软件相比,该软件具有"一键式、自动流程、高通量筛选"等特点.目前该软件已经实现了微观尺度的基于分子动力学模块Forcite Plus的自动流程筛选.下一步我们将在此基础上,开发出介观尺度上使用耗散粒子动力学方法的Mesocite模块接口,实现跨尺度计算模拟和高通量自动流程筛选,开展环氧树脂基复合材料的配方设计.使用该软件的用户必须要有Materials Studio版权. 展开更多
关键词 复合材料 配方设计 高通量材料计算 高通量计算筛选 材料基因工程 接口应用
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MatCloud+材料云:高通量多尺度全流程的国产材料集成设计工业软件
5
作者 杨小渝 马新杰 +3 位作者 许立芳 郝德博 孛志尧 昌志成 《软件导刊》 2022年第10期36-47,共12页
人们对工业软件的理解大多为基于宏观有限元的模拟仿真,然而计算模拟很多时候还需深入到电子、原子和分子层次。为此,研发了微观多尺度材料集成设计工业软件MatCloud+材料云,不仅将建模、计算流、材料数据库、计算集群以及AI算法等一体... 人们对工业软件的理解大多为基于宏观有限元的模拟仿真,然而计算模拟很多时候还需深入到电子、原子和分子层次。为此,研发了微观多尺度材料集成设计工业软件MatCloud+材料云,不仅将建模、计算流、材料数据库、计算集群以及AI算法等一体化置于云端,而且研发了自主可控的第一原理计算和分子动力学程序包,积累材料数据近千万。高校和科研院所用户无需下载安装,通过浏览器即能开展高通量多尺度模拟。企业用户可部署私有云,通过“软件定义”方式,快速将碎片化的实验数据结构化,并与高通量计算数据融合开展材料智能设计。MatCloud+材料云的开发,打破了微观多尺度材料集成设计工业软件被国外垄断的局面。 展开更多
关键词 材料研发工业软件 微观多尺度材料集成设计 高通量材料计算 材料基因编码 MatCloud+
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ABINIT高通量第一性原理计算和数据管理集成框架的研发
6
作者 周嘉欣 杨小渝 +1 位作者 王宗国 赵旭山 《科研信息化技术与应用》 2019年第1期48-58,共11页
构建集成的高通量材料集成计算平台和材料数据库已成为加快新材料研发的重要基础性工作,高通量材料计算平台Mat Cloud提供了一个集成的材料自动流程计算框架,软件ABINIT被广泛应用于第一性原理计算研究中。本文基于Mat Cloud平台研发了A... 构建集成的高通量材料集成计算平台和材料数据库已成为加快新材料研发的重要基础性工作,高通量材料计算平台Mat Cloud提供了一个集成的材料自动流程计算框架,软件ABINIT被广泛应用于第一性原理计算研究中。本文基于Mat Cloud平台研发了ABINIT软件的集成框架,实现了应用ABINIT软件开展结构优化和能量计算的自动计算流程。本文还基于Mat Cloud平台开发了能够进行数据知识产权保护的Handle标识。以AlxZr1-x合金为例,对其二元能量相图进行了计算,取得了与实验相吻合的结果。 展开更多
关键词 第一性原理计算 高通量材料计算 材料性质计算 ABINIT软件集成 Handle标识
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基于高通量计算平台的晶体表面切割设计与实现
7
作者 孙雪姣 杨小渝 +2 位作者 王宗国 王军 武帅 《科研信息化技术与应用》 2016年第4期18-28,共11页
在进行晶体表面性质的理论研究时,周期性薄膜(slab)结构模型用在基于密度泛函理论的第一性原理计算中,用来模拟表面体系结构。本文详细描述了如何从一个晶体结构切割出指定晶面的周期性薄膜结构模型的算法,特别的,该算法能够为所切表面... 在进行晶体表面性质的理论研究时,周期性薄膜(slab)结构模型用在基于密度泛函理论的第一性原理计算中,用来模拟表面体系结构。本文详细描述了如何从一个晶体结构切割出指定晶面的周期性薄膜结构模型的算法,特别的,该算法能够为所切表面指定裸露原子。MatCloud材料计算平台是一个国内自主研发的高通量材料计算平台,基于MatCloud平台,我们开发了晶体表面切割模块,实现了对晶体的低密勒指数表面建模。并将该模块与高通量表面吸附模块进行集成,为自动寻找所有可能的表面活性位点,以及不同吸附位点的晶体结构的高通量筛选和性质计算提供了初始模型。 展开更多
关键词 MatCloud 高通量材料计算平台 slab模型 表面切割算法 表面吸附
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基于材料基因组计划的计算和数据方法 被引量：13
8
作者 杨小渝 任杰 +3 位作者 王娟 赵旭山 王宗国 宋健龙 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第24期62-67,共6页
材料基因组计划的核心理念,是通过计算、数据和实验"三位一体"的方式,变革传统的主要基于经验和实验的"试错法"材料研发模式,把发现、开发、生产和应用新材料的速度提高到目前的两倍。它旨在建立一个新的以计算模... 材料基因组计划的核心理念,是通过计算、数据和实验"三位一体"的方式,变革传统的主要基于经验和实验的"试错法"材料研发模式,把发现、开发、生产和应用新材料的速度提高到目前的两倍。它旨在建立一个新的以计算模拟和理论预测优先、实验验证在后的新材料研发文化,从而取代现有的以经验和实验为主的材料研发的模式。本文论述如何通过计算和数据的方法加快新材料研发,介绍帮助加快新材料发现的高通量集成计算基础平台和软件框架MatCloud。 展开更多
关键词 高通量材料计算 材料基因组计划 材料信息学 MatCloud
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材料基因组——材料研发新模式 被引量：53
9
作者 汪洪 向勇 +1 位作者 项晓东 陈立泉 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期13-19,共7页
依赖于科学直觉与试错的传统材料研究方法日益成为社会发展与技术进步的瓶颈。革新材料研发方法、加速材料从研究到应用的进程成为世界各国共同的需求。作为"先进制造伙伴计划"(Advanced Manufacturing Partnership,AMP)的重... 依赖于科学直觉与试错的传统材料研究方法日益成为社会发展与技术进步的瓶颈。革新材料研发方法、加速材料从研究到应用的进程成为世界各国共同的需求。作为"先进制造伙伴计划"(Advanced Manufacturing Partnership,AMP)的重要组成部分,美国总统奥巴马在2011年6月宣布了"材料基因组计划"(Materials Genome Initiative,MGI),通过整合材料计算、高通量实验和数据库,全面提高先进材料从发现到应用的速度,降低成本。MGI提出了材料研发的崭新模式,为美国发展高端制造业,保持并强化其在核心科技领域的优势奠定了创新基础。中国材料科学界在1999年6月召开主题为"发现和优化新材料的集成组合方法"的第118次香山科学会议,寻找加速发现新材料的有效途径。2011年12月,中国科学院和中国工程院主办主题为"材料科学系统工程"的第S14次香山科学会议,研究中国应对MGI的策略,并在随后3年中,多次组织以材料基因组计划为主题的研讨会、报告会,使得中国材料界对材料基因组技术的认识不断深入,形成基本共识。2014年,中国科学院和中国工程院分别向国务院提交咨询报告,建议尽快启动实施中国材料基因组计划。本文简要介绍材料基因组计划的主要内容、技术内涵、科学本质、国内外最新动向及其未来发展趋势,并根据中国的实际需求特点与现有条件,对实施中国版材料基因组计划的发展战略、技术路线、政策措施等提出建议。 展开更多
关键词 材料基因组 材料基因组计划 高通量材料实验 高通量材料计算 材料数据库
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基于Web的二元化合物结构推演自动流程实现 被引量：3
10
作者 陈晓婕 杨小渝 +3 位作者 张平 李孜 王宗国 宋建龙 《科研信息化技术与应用》 2016年第1期67-75,共9页
结构原型是通过任一定义的具有代表性的条件筛选出来的具有相同条件的结构类型。结构推演是一种理论上预测新化合物的方法。首先用特定元素替换大量的结构原型中的元素,得到很多化合物结构;然后,利用第一性原理对这些结构进行结构优化... 结构原型是通过任一定义的具有代表性的条件筛选出来的具有相同条件的结构类型。结构推演是一种理论上预测新化合物的方法。首先用特定元素替换大量的结构原型中的元素,得到很多化合物结构;然后,利用第一性原理对这些结构进行结构优化和能量计算,得到每个结构的能量值、形成焓等物理量;最终以形成焓为依据预测这些结构是否有可能形成稳定化合物。这一系列的处理和计算就是一次结构推演。结构推演是一种典型的高通量筛选,涉及到多通道,多任务,高并发的计算。MatCloud材料计算平台是一个国内自主研发的高通量材料计算平台,其中一个主要功能就是实现了这些多通道,多任务,高并发作业的自动计算流程。为了更为有效及高效地开展结构推演,本论文的工作是在MatCloud材料计算平台已有的工作基础上,开发出一个基于Web的结构推演自动流程计算模块。 展开更多
关键词 结构原型 结构推演 计算平台 高通量材料计算 MatCloud
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