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

2024-10-22 17:59:06來源：中國科技網(wǎng)  

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

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

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

云計算的應(yīng)用已經(jīng)超越了簡單的數(shù)據(jù)存儲范疇，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)用潛力的高度計算密集型算法遷移至云端。

研究結(jié)果顯示，借助云計算的速度與靈活性，可以在幾天內(nèi)完成以往需要數(shù)月才能完成的高級計算化學(xué)任務(wù)。過去十年間，計算化學(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)實驗并做出預(yù)測。美國能源部擁有的超級計算機提升了這方面的能力，特別是達到百億億次級水平后，更是為應(yīng)對極其復(fù)雜的挑戰(zhàn)提供了強有力支持。

然而，隨著工具和技術(shù)發(fā)展，解決問題所需的時間和成本也在上升。認識到這一點的研究團隊指出，云計算加上跨行業(yè)的協(xié)作模式為利用更廣泛的計算資源，應(yīng)對更多樣化的問題帶來了機遇。

例如，團隊使用微軟Azure平臺及其復(fù)雜的工作流來探討難以直接實驗觀察到的分子動力學(xué)現(xiàn)象。這類模擬對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算支持。團隊還以分解持久性環(huán)境污染物——全氟辛酸為例，展示了如何運用計算化學(xué)來開發(fā)實際有效的環(huán)境修復(fù)策略。

總編輯圈點：

超級計算機在化學(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)提供了強大支持。然而，越是強大的超級計算機，建設(shè)和維護成本越是高昂，且靈活性較差。云計算作為一種靈活且響應(yīng)迅速的補充選項，能夠顯著降低成本并提高計算資源的利用效率。通過將計算化學(xué)遷移到云端，研究人員能在幾天內(nèi)完成以往需要數(shù)月才能完成的高級計算任務(wù)。我們相信，材料設(shè)計和優(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)域都會于此受益。

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