美國能源部投資1600萬美元支持新材料計算設計

材料牛注：美國將新材料視為構成國民經濟幾乎所有部門的基本“積木塊”技術，可見新材料在美國技術政策中所占的重要地位。近日，美國能源部（DOE）宣布， 未來四年將投資1600萬美元加快超級計算機科學材料的設計。

美國能源部的計算材料科學會(CMS)早在2015年就計劃作為美國材料基因組計劃的一部分推出——反映了近年來計算機能力的巨大增長和高性能計算機在原子和分子尺度建模和模擬能力的巨大提升。

今年的新政策增加了兩個試驗項目——一個項目團隊由美國能源部的勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）領導，另一個項目團隊由美國能源部橡樹嶺國家實驗室(ORNL)領導——利用實驗室在材料方面的專業知識和以及DOE國家實驗室的超高速計算機開發的軟件來設計全新的功能材料——注定要徹底改變材料在新能源和可再生能源、電子器件和各種各樣的其他領域的應用。研究團隊里有來自各個大學和其他國家實驗室的專家。這兩個新項目擴大了正在進行的計算科學材料的研究工作。 三個初始項目始于2015年的美國財政年度，分別由阿貢國家實驗室、布魯克黑文國家實驗室和南加州大學領導。

研究團隊將開發復雜的、用戶友好的開源軟件，用來捕獲相關系統的物理學基礎，也可以幫助其他研究團體或企業加速新型功能材料的設計。

“考慮到材料是幾乎所有科技中最重要的， 美國需要在21世紀提高材料領域尤其是計算材料科學的競爭力，提高在創新方面的全球領導力，”能源部科學辦公室主任Cherry Murray說， “這些項目將利用DOE現有的高性能計算能力為下一代更加復雜計算機的軟件鋪路搭橋。”

伯克利實驗室團隊將由國際公認的材料科學和凝聚態物理學專家Steven G. Louie領導。作為NERSC超級計算機的長期用戶， Louie既是伯克利實驗室材料科學部門的資深教員科學家，又是加州大學的物理教授。其他團隊成員包括Jack Deslippe，Jeffrey B. Neaton，Eran Rabani，Feng Wang，Lin-Wang Wang 和勞倫斯伯克利國家實驗室的Chao Yang、南加州大學的 Daniel Neuhauser、德克薩斯州大學奧斯汀分校的James R. Chelikowsky。

伯克利實驗室的Steven Louie

“在能源材料的激發態現象研究方面的投資，除了推動前沿科學的發展，還有廣泛的應用領域，如電子、太陽能光電、發光二極管、信息存儲和能量存儲等，”Louie說，“我們希望這項工作能夠激勵我們在如何生產清潔能源、如何儲存使用清潔能源、如何提高設備使用效率上取得重大進展。”

研究人員將利用被安裝在伯克利實驗室的國家能源研究科學計算中心(NERSC)的30千萬億次/ 秒的超級計算機Cori，橡樹嶺領導計算設施(OLCF)的27千萬億次/ 秒的超級計算機Titan和阿爾貢領導計算設施(ALCF)的10千萬億次/ 秒的超級計算機Mira。NERSC 、OLCF、ALCF都屬于美國能源部科學辦公室。1千萬億次/ 秒的意思是每秒10∧15（一千萬億）次浮點運算。

此外，新一代計算機預計在2016年和2019年之間發布，最佳性能將高達每秒200千萬億次浮點運算。最終這些項目創造的軟件預期將能夠在百億億次級的計算機上運行，能夠進行每秒1000千萬億次浮點運算，預計在2020年中期發布。

項目研究將結合軟件開發的理論與實驗，利用能源部多個科學辦公室的資源設施，包括伯克利實驗室的分子鑄造和先進光源、阿貢國家實驗室(ANL)的納米材料中心和先進的光子源、納米材料科學中心、ORNL的散裂中子源以及美國能源部國家實驗室的其他納米科學研究中心的綜合設施。

新的研究項目將從美國2016年新的財政年度開始。后續年度資金將取決于可用撥款和項目成果。

勞倫斯伯克利國家實驗室致力于世界上最緊迫的科學挑戰，推進可持續能源，保護人類健康，創造新材料，揭示宇宙的起源和命運。

伯克利實驗室成立于1931年，其中有13個科學家及組織獲得過諾貝爾獎 。

原文鏈接：Energy Department to Invest $16 Million in Computer Design of Materials

本文由編輯部張瑩提供素材，孟令曉編譯，點我加入材料人編輯部