高性能技术化学应用系统

时间:2008-11-22   来源:   网友评论:0   人气: 192 作者:

“高性能计算化学应用系统”近年来,随着计算硬件的飞速发展,理论化学派生出许多应用型计算技术,如分子模拟和分子图形学、计算机辅助分子设计、化学信息学、生物信息学等。科学家们已运用这些技术成功解释了许多化学现象,甚至对实验科学中的某些错误认识加以纠正;并依据计算结果获得了具有预期功能的新材料和高效药物,在理论研究和社会经济效益方面均取得了巨大成功。为促进中科院及我国理论计算化学的发展,依托于中科院计算机网络信息中心超级计算中心、融合计算化学、高性能计算和网格技术的“计算化学虚拟实验室”于2004年成立。通过集成国内计算化学的科研力量,为广大计算化学科研人员提供了科学计算研究、软件开发、学术交流、技术培训的科研工作平台;中科院超算中心在现代超级计算和网格技术上的多年工作积累,将为本项目的实施发挥重大的作用。

需求
        (1)有效利用新一代高效能计算机以及中国国家网格的资源
        随着新一代国产高效能计算机的研制以及中国国家网格的成功运行,有效地利用更大的并行性,研制具有良好可扩展性的高性能计算应用系统,已成为一项迫切和有重大意义的任务。本课题通过针对专项研制的百万亿次高效能计算机与总容量750TB的存储系统,研制、开发以计算化学为典型应用的高性能计算系统SCChem,为高性能计算提供典型应用方案,为计算化学研究提供便捷高效的计算服务。
        (2)突破计算瓶颈
        随着计算化学研究体系的扩大,计算量成几何级数增长,大大超前于计算机硬件的发展。为克服这个瓶颈,开发基于高性能计算的计算化学大型应用系统SCChem具有突破性意义。
        (3)计算化学研究自主创新
        我国计算化学软件的研制虽然起步较晚,但发展势头非常喜人,目前已有多个有代表性、在国际上居前沿的软件。SCChem的开发对于提高我国计算化学研究水平、提升其国际地位及扩大其国际影响,使我国计算化学软件的研制实现跨越式和可持续性发展具有十分重要的现实意义。
        (4)广阔的应用前景
        随着计算机硬件水平的飞速提高,理论化学获得了长足的进步。化学家们根据计算结果成功解释了很多化学现象,纠正了实验化学中的某些错误认识,获取了具有预期功能的新材料和高效药物。计算化学软件已广泛地应用于新材料的设计、新药物的发现、化学反应过程模拟等关乎多个国计民生的领域。从高性能计算化学软件的发展及应用现状来看,其研发具有起点高、用户广、需求大的特点,这将使本项目的成果具有广阔的应用前景。

目标与内容
        (1)前后处理模块的研制、开发、完善
        具有完全自主知识产权的跨平台3D可视化分子建模软件GridMol的设计、研制、开发、功能丰富及升级完善。将其包装为现有自主知识产权的计算化学专业软件包的外部界面,实现计算程序包的前后处理功能简洁化、图形化、专业化及计算结果的可视化,从而提高这些软件包的易用性。特别是确保其能在新一代国产高效能计算机上运行,达到良好的可扩展性。
        研制高效分子结构优化的并行算法,用于处理小分子和生物大分子的结构优化问题。
        (2)商业软件接口模块的开发与研制
        研制GridMol软件与著名量子化学软件Gaussian、Molpro、ADF的接口。通过对上述商业计算软件的接口界面的分析,实现GridMol与这些软件的无缝连接,使广大用户可使用GridMol调用上述计算软件执行计算任务进行科学研究。


 

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