美国能源部投资1600万美元支持新材料计算设计

材料牛注：美国将新材料视为构成国民经济几乎所有部门的基本“积木块”技术，可见新材料在美国技术政策中所占的重要地位。近日，美国能源部（DOE）宣布， 未来四年将投资1600万美元加快超级计算机科学材料的设计。

美国能源部的计算材料科学会(CMS)早在2015年就计划作为美国材料基因组计划的一部分推出——反映了近年来计算机能力的巨大增长和高性能计算机在原子和分子尺度建模和模拟能力的巨大提升。

今年的新政策增加了两个试验项目——一个项目团队由美国能源部的劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）领导，另一个项目团队由美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)领导——利用实验室在材料方面的专业知识和以及DOE国家实验室的超高速计算机开发的软件来设计全新的功能材料——注定要彻底改变材料在新能源和可再生能源、电子器件和各种各样的其他领域的应用。研究团队里有来自各个大学和其他国家实验室的专家。这两个新项目扩大了正在进行的计算科学材料的研究工作。 三个初始项目始于2015年的美国财政年度，分别由阿贡国家实验室、布鲁克黑文国家实验室和南加州大学领导。

研究团队将开发复杂的、用户友好的开源软件，用来捕获相关系统的物理学基础，也可以帮助其他研究团体或企业加速新型功能材料的设计。

“考虑到材料是几乎所有科技中最重要的， 美国需要在21世纪提高材料领域尤其是计算材料科学的竞争力，提高在创新方面的全球领导力，”能源部科学办公室主任Cherry Murray说， “这些项目将利用DOE现有的高性能计算能力为下一代更加复杂计算机的软件铺路搭桥。”

伯克利实验室团队将由国际公认的材料科学和凝聚态物理学专家Steven G. Louie领导。作为NERSC超级计算机的长期用户， Louie既是伯克利实验室材料科学部门的资深教员科学家，又是加州大学的物理教授。其他团队成员包括Jack Deslippe，Jeffrey B. Neaton，Eran Rabani，Feng Wang，Lin-Wang Wang 和劳伦斯伯克利国家实验室的Chao Yang、南加州大学的 Daniel Neuhauser、德克萨斯州大学奥斯汀分校的James R. Chelikowsky。

伯克利实验室的Steven Louie

“在能源材料的激发态现象研究方面的投资，除了推动前沿科学的发展，还有广泛的应用领域，如电子、太阳能光电、发光二极管、信息存储和能量存储等，”Louie说，“我们希望这项工作能够激励我们在如何生产清洁能源、如何储存使用清洁能源、如何提高设备使用效率上取得重大进展。”

研究人员将利用被安装在伯克利实验室的国家能源研究科学计算中心(NERSC)的30千万亿次/ 秒的超级计算机Cori，橡树岭领导计算设施(OLCF)的27千万亿次/ 秒的超级计算机Titan和阿尔贡领导计算设施(ALCF)的10千万亿次/ 秒的超级计算机Mira。NERSC 、OLCF、ALCF都属于美国能源部科学办公室。1千万亿次/ 秒的意思是每秒10∧15（一千万亿）次浮点运算。

此外，新一代计算机预计在2016年和2019年之间发布，最佳性能将高达每秒200千万亿次浮点运算。最终这些项目创造的软件预期将能够在百亿亿次级的计算机上运行，能够进行每秒1000千万亿次浮点运算，预计在2020年中期发布。

项目研究将结合软件开发的理论与实验，利用能源部多个科学办公室的资源设施，包括伯克利实验室的分子铸造和先进光源、阿贡国家实验室(ANL)的纳米材料中心和先进的光子源、纳米材料科学中心、ORNL的散裂中子源以及美国能源部国家实验室的其他纳米科学研究中心的综合设施。

新的研究项目将从美国2016年新的财政年度开始。后续年度资金将取决于可用拨款和项目成果。

劳伦斯伯克利国家实验室致力于世界上最紧迫的科学挑战，推进可持续能源，保护人类健康，创造新材料，揭示宇宙的起源和命运。

伯克利实验室成立于1931年，其中有13个科学家及组织获得过诺贝尔奖 。

原文链接：Energy Department to Invest $16 Million in Computer Design of Materials

本文由编辑部张莹提供素材，孟令晓编译，点我加入材料人编辑部