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科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的重要變革：百億億次計(jì)算化學(xué)任務(wù)“移師”云端

2024-10-22 17:59:06來源：中國科技網(wǎng)  

來源標(biāo)題：科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的重要變革：百億億次計(jì)算化學(xué)任務(wù)“移師”云端

最新一期《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》報(bào)道了一項(xiàng)由美國能源部太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室牽頭，并與微軟和多家國家實(shí)驗(yàn)室及大學(xué)合作的項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在將百億億次計(jì)算化學(xué)任務(wù)遷移到云計(jì)算環(huán)境以及新興硬件技術(shù)(TEC4)上，從而為科學(xué)計(jì)算資源向可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型提供了一個(gè)清晰的路線圖。這種生態(tài)系統(tǒng)能夠隨著技術(shù)進(jìn)步而不斷進(jìn)化。

通過這個(gè)項(xiàng)目，研究團(tuán)隊(duì)展示了云計(jì)算的靈活性和迅速響應(yīng)能力，其能夠作為傳統(tǒng)高性能計(jì)算設(shè)施的補(bǔ)充選項(xiàng)。他們證明了將軟件即服務(wù)與云計(jì)算資源整合是可行的，這一概念驗(yàn)證預(yù)示著云計(jì)算能為解決復(fù)雜科學(xué)問題提供多樣化的支持手段，標(biāo)志著科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的一次重要變革。

云計(jì)算的應(yīng)用已經(jīng)超越了簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)范疇，比如照片和文檔檔案托管。如今，它已成為金融服務(wù)、制藥等行業(yè)的重要組成部分。本項(xiàng)目特別關(guān)注于將新型化學(xué)品在多領(lǐng)域應(yīng)用潛力的高度計(jì)算密集型算法遷移至云端。

研究結(jié)果顯示，借助云計(jì)算的速度與靈活性，可以在幾天內(nèi)完成以往需要數(shù)月才能完成的高級(jí)計(jì)算化學(xué)任務(wù)。過去十年間，計(jì)算化學(xué)不僅證明了自己在解決復(fù)雜科學(xué)難題上的能力，還能夠指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)并做出預(yù)測(cè)。美國能源部擁有的超級(jí)計(jì)算機(jī)提升了這方面的能力，特別是達(dá)到百億億次級(jí)水平后，更是為應(yīng)對(duì)極其復(fù)雜的挑戰(zhàn)提供了強(qiáng)有力支持。

然而，隨著工具和技術(shù)發(fā)展，解決問題所需的時(shí)間和成本也在上升。認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)的研究團(tuán)隊(duì)指出，云計(jì)算加上跨行業(yè)的協(xié)作模式為利用更廣泛的計(jì)算資源，應(yīng)對(duì)更多樣化的問題帶來了機(jī)遇。

例如，團(tuán)隊(duì)使用微軟Azure平臺(tái)及其復(fù)雜的工作流來探討難以直接實(shí)驗(yàn)觀察到的分子動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。這類模擬對(duì)于理解原子尺度下的分子相互作用至關(guān)重要，但由于其高度復(fù)雜性而要求大量的計(jì)算支持。團(tuán)隊(duì)還以分解持久性環(huán)境污染物——全氟辛酸為例，展示了如何運(yùn)用計(jì)算化學(xué)來開發(fā)實(shí)際有效的環(huán)境修復(fù)策略。

總編輯圈點(diǎn)：

超級(jí)計(jì)算機(jī)在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅加速了科研，還為新材料和新藥物的開發(fā)提供了強(qiáng)大支持。然而，越是強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，建設(shè)和維護(hù)成本越是高昂，且靈活性較差。云計(jì)算作為一種靈活且響應(yīng)迅速的補(bǔ)充選項(xiàng)，能夠顯著降低成本并提高計(jì)算資源的利用效率。通過將計(jì)算化學(xué)遷移到云端，研究人員能在幾天內(nèi)完成以往需要數(shù)月才能完成的高級(jí)計(jì)算任務(wù)。我們相信，材料設(shè)計(jì)和優(yōu)化、藥物發(fā)現(xiàn)、污染物降解、化工合成等化學(xué)分支領(lǐng)域都會(huì)于此受益。

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