科學計算領域的重要變革：百億億次計算化學任務“移師”云端

2024-10-22 17:59:06來源：中國科技網(wǎng)

來源標題：科學計算領域的重要變革：百億億次計算化學任務“移師”云端

最新一期《化學物理學報》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合作的項目。該項目旨在將百億億次計算化學任務遷移到云計算環(huán)境以及新興硬件技術(TEC4)上，從而為科學計算資源向可持續(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能力，其能夠作為傳統(tǒng)高性能計算設施的補充選項。他們證明了將軟件即服務與云計算資源整合是可行的，這一概念驗證預示著云計算能為解決復雜科學問題提供多樣化的支持手段，標志著科學計算領域的一次重要變革。

云計算的應用已經(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、制藥等行業(yè)的重要組成部分。本項目特別關注于將新型化學品在多領域應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任務。過去十年間，計算化學不僅證明了自己在解決復雜科學難題上的能力，還能夠指導實驗并做出預測。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，更是為應對極其復雜的挑戰(zhàn)提供了強有力支持。

然而，隨著工具和技術發(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平臺及其復雜的工作流來探討難以直接實驗觀察到的分子動力學現(xiàn)象。這類模擬對于理解原子尺度下的分子相互作用至關重要，但由于其高度復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來開發(fā)實際有效的環(huán)境修復策略。

總編輯圈點：

超級計算機在化學領域的應用，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。我們相信，材料設計和優(yōu)化、藥物發(fā)現(xiàn)、污染物降解、化工合成等化學分支領域都會于此受益。

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