机器学习辅助MOFs高通量计算筛选及气体分离研究进展

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作者 胡嘉朗 姜明源 +3 位作者 金律铭 张永刚 胡鹏 纪红兵 《化工学报》 北大核心 2025年第5期1973-1996,共24页

金属有机框架(metal organic frameworks,MOFs)材料,以其高比表面积、大孔体积以及结构可调等特性,在气体储存、吸附分离以及催化等诸多领域引起了广泛关注。近年来MOFs的数量呈现爆发式增长态势,这使得针对特定应用场景探寻合适的MOFs... 金属有机框架(metal organic frameworks,MOFs)材料,以其高比表面积、大孔体积以及结构可调等特性,在气体储存、吸附分离以及催化等诸多领域引起了广泛关注。近年来MOFs的数量呈现爆发式增长态势,这使得针对特定应用场景探寻合适的MOFs成为一项极具挑战性的任务。在此情形下,高通量计算筛选(highthroughput computational screening,HTCS)成为从海量材料中筛选出高性能目标MOFs最为有效的研究方法。HTCS会产生大量多维的数据,而这些数据可进一步用于机器学习(machine learning,ML)训练。最近,将ML应用到MOFs的HTCS中成为新的热点,它不仅可以揭示材料潜在的结构-性能关系,还可以洞悉它们在不同应用中的性能变化,尤其是在气体储存和分离方面。本综述着重介绍了ML辅助HTCS在MOFs气体分离领域的最新技术进展,系统分析了在探寻高性能MOFs时ML与HTCS相互协同以提升筛选效率的内在机制,深入探讨了在这一新领域中呈现出的机遇和挑战。 展开更多

关键词 金属有机框架 高通量计算筛选 分子模拟 机器学习 吸附分离

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面向燃料电池双极板的不锈钢表相掺杂耐蚀性高通量计算与分析

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作者 张浩明 张頔 +2 位作者 徐竹田 彭林法 来新民 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第3期152-162,共11页

通过基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理高通量计算,筛选了可以提高不锈钢双极板钝化层在PEMFCs工作环境中的耐蚀性的掺杂元素.基于Cr_(2)O_(3)的(101-2)切面构建计算模型,对其进行了48种元素的掺杂替换,考虑228种掺杂构型.根据掺杂结... 通过基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理高通量计算,筛选了可以提高不锈钢双极板钝化层在PEMFCs工作环境中的耐蚀性的掺杂元素.基于Cr_(2)O_(3)的(101-2)切面构建计算模型,对其进行了48种元素的掺杂替换,考虑228种掺杂构型.根据掺杂结构和位移能量、掺杂元素被分为4类,并采用不同的吸附、空位计算方案.根据不同掺杂类型采用不同的吸附、空位计算方案,计算了每种掺杂元素对功函数、F的吸附能和Cr/O的空位形成能的影响.计算结果显示,C、N、In、Ru对于不锈钢钝化层的各项耐蚀性参数提升效果较好;Au、Rh、Pt、Ir、Co、Ni也能较好地提升耐蚀性,但是存在成本高或者危害质子膜的问题;Ag、Cu、Sn、Ge可以抑制空位形成和F吸附,但会造成功函数下降;Zn可以提高功函数并抑制F吸附.此外,对于电子态密度的计算表明,掺杂原子与Cr原子形成的稳定键合是耐蚀性参数提升的重要因素. 展开更多

关键词 高通量计算 不锈钢 双极板 耐蚀性 第一性原理计算

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高通量计算与深度学习相结合的稠环含能化合物设计 被引量：6

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作者 王润文 杨春明 刘建 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1226-1236,共11页

含能化合物的设计效率决取于多方面因素,如筛选空间中潜在高性能样本的占比和关键性能的准确预测方法。本研究提出预筛选分子骨架提升虚拟筛选空间整体性能的方案,并将高通量计算与深度学习相结合用于含能化合物设计。研究发现,含能分... 含能化合物的设计效率决取于多方面因素,如筛选空间中潜在高性能样本的占比和关键性能的准确预测方法。本研究提出预筛选分子骨架提升虚拟筛选空间整体性能的方案,并将高通量计算与深度学习相结合用于含能化合物设计。研究发现,含能分子的晶体密度与其骨架密度之间存在中度的正相关性,通过预筛选高密度分子骨架可以有效提升虚拟筛选空间的整体密度。研究基于晶体学数据库CCDC提供的含能晶体密度数据集,采用深度学习方法获得含能晶体的密度预测模型,具有可靠的精度和泛化性。在此基础上,以稠环类含能化合物为研究对象,通过骨架预筛选获得高密度的稠环分子骨架,从而通过分子片段组装获得由潜在的高密度分子组成的虚拟筛选空间。研究采用量子化学计算和爆轰产物状态方程等方法实现了生成焓、爆轰性能和化学稳定性的预测,从而由性能排序筛选出能量水平优于RDX,稳定性优于TNT的新型含能分子6个。研究表明,分子骨架预筛选可以有效提升虚拟筛选空间的总体性能,在此基础上借助高通量计算与深度学习可实现含能分子的高效设计。 展开更多

关键词 含能分子 分子设计 深度学习 高通量计算 虚拟筛选 稠环

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高通量计算在锂电池材料筛选中的应用 被引量：2

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作者 凌仕刚 高健 +5 位作者 褚赓 黄杰 肖睿娟 欧阳楚英 李泓 陈立泉 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期272-281,288,共11页

先进电池技术是未来十年世界各国前沿技术竞争的制高点,锂电池由于具有电压高、比能量高、充放电寿命长、工作温度范围宽等优点,已成为许多移动电子产品、电动汽车以及风电和光伏电储能的首选。因此,更快的开发出能量密度高、安全性好... 先进电池技术是未来十年世界各国前沿技术竞争的制高点,锂电池由于具有电压高、比能量高、充放电寿命长、工作温度范围宽等优点,已成为许多移动电子产品、电动汽车以及风电和光伏电储能的首选。因此,更快的开发出能量密度高、安全性好、充放电速度快的高性能锂电池材料十分必要。借助高通量计算方法,通过设置合理的筛选条件,可加快锂电池材料的研发。通过使用自主编写的计算软件及高通量自动化计算流程,以无机材料晶体结构数据库中现有的结构为基础,针对电极材料和固体电解质材料分别应具有的特点,实现了对锂电池材料的初步筛选。计算结果与现有的实验数据汇集到一起,形成了庞大的数据库。进一步借助统计方法进行数据挖掘,有望揭示材料的结构-性能关系及内在物理规律,缩短材料从研发到应用的全过程,为开发全新电池材料乃至电池体系提供有力支持。 展开更多

关键词 锂电池材料 高通量计算 热力学计算 键价和方法

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沥青混合料骨架细观接触的高通量计算 被引量：3

5

作者 唐成 王端宜 +2 位作者 贠迪 李慧 陈光伟 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期135-144,共10页

为实现沥青混合料骨架细观接触的高通量计算,首先提出了近邻列表法与改进的窗搜索法两种接触计算方法;然后,使用4种(AC13、AC16、OGFC13及SMA13)沥青混合料对比了两种新方法与遍历法、窗搜索法及iPas软件在计算精度与效率方面的差异,采... 为实现沥青混合料骨架细观接触的高通量计算,首先提出了近邻列表法与改进的窗搜索法两种接触计算方法;然后,使用4种(AC13、AC16、OGFC13及SMA13)沥青混合料对比了两种新方法与遍历法、窗搜索法及iPas软件在计算精度与效率方面的差异,采用虚拟试件研究了可实现计算速度与精度均衡的图像分辨率范围;最后,就高通量计算方法的适用性进行了验证。结果表明:近邻列表法可避免遍历法不可能发生接触集料对的冗余接触计算,改进的窗搜索法通过形态学膨胀处理即可完成传统窗搜索法环扫一周的目的;近邻列表法、遍历法、窗搜索法、改进的窗搜索法及iPas软件尽管计算原理存在差异但具有一致的精度;不同计算方法的计算效率排序为近邻列表法>遍历法>改进的窗搜索法>iPas软件>窗搜索法;图像分辨率的降低会提高接触计算的速度但是会降低接触点计算结果的准确性,综合考虑精度与效率的要求,图像分辨率范围处于0.05~0.075 mm/pixel时可实现计算速度与精度的均衡;近邻列表法能有效地实现沥青混合料骨架细观接触的高通量计算。 展开更多

关键词 沥青混合料 数字图像处理 骨架接触点 近邻列表法 高通量计算 高通量筛选 材料基因组

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基于高通量计算的成形过程分析 被引量：1

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作者 卓柏呈 李培杰 宋立博 《精密成形工程》 2019年第2期1-8,共8页

目的介绍一种来自材料基因组计划的方法,由高通量计算、高通量实验与数据管理构成,并以45#钢为例,介绍高通量计算与高通量实验的优势。方法先以模拟软件与理论结合,预测研发方向,再设计合适高通量的实验方案,最后将所得数据建立数据库,... 目的介绍一种来自材料基因组计划的方法,由高通量计算、高通量实验与数据管理构成,并以45#钢为例,介绍高通量计算与高通量实验的优势。方法先以模拟软件与理论结合,预测研发方向,再设计合适高通量的实验方案,最后将所得数据建立数据库,方便管理。以45#大型钢铸锭为例,以COMSOL软件模拟3种不同钢锭成形过程,设计实验方案,记录过程参数,并记录于数据库中。结果 COMSOL软件在高通量计算中扮演重要角色,其强大的耦合功能让模拟精度更高,各项参数也较为准确。透过模拟得知,约2.9 h后,20 t钢锭凝固厚度最厚达约500 mm,此时将中间液芯挤出,可减少划痕等缺陷的产生,并将凝固过程的缺陷挤出。结论材料基因组计划在材料研发的进程中能起到较大的指导作用,因此在国家支持下国内已有多个项目开展,将此研究方法用于传统浇铸工业的步骤中具有一定的推广价值。 展开更多

关键词 材料基因组计划 高通量计算 高通量实验 COMSOL软件 凝固模拟 力学挤压

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材料基因组计划与第一性原理高通量计算 被引量：14

7

作者 范晓丽 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期689-695,658,共7页

介绍了材料基因组计划的目标与核心思想,讨论了材料基因的来源与定义。虽然材料基因和计算材料都不是新事物,但两者均是材料基因组计划的核心要素,是加快新材料发展的关键。集成计算材料工程是材料基因组计划的基本要素,集合原子、微观... 介绍了材料基因组计划的目标与核心思想,讨论了材料基因的来源与定义。虽然材料基因和计算材料都不是新事物,但两者均是材料基因组计划的核心要素,是加快新材料发展的关键。集成计算材料工程是材料基因组计划的基本要素,集合原子、微观、介观和宏观尺度计算工具的材料集成计算在新材料设计、工艺优化、环境响应方面发挥着重要作用。通过几个研究项目,介绍了第一性原理计算在新材料设计方面的应用,展示了高通量计算筛选新材料的强大功能。不仅如此,高通量计算结果和实验数据的结合将促进对材料物性的认识和材料基因组数据库的建设,为新材料设计提供有益信息。实施材料基因组计划,认识并建立材料结构与属性之间演化规律与新材料发现同等重要。此外,材料基因组计划还旨在变革材料研发理念与模式,在材料研发的全周期过程中采用交互、连续的流程模式,开发并集成计算工具、实验工具、数据信息三大基础构架模块。 展开更多

关键词 材料基因 集成计算材料 第一性原理计算 高通量材料计算

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特殊钢的高通量计算与设计 被引量：5

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作者 王晨充 魏晓蓼 +1 位作者 沈春光 徐伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期663-671,650,共10页

高端制造等行业对特殊钢的性能需求日益提升,这对特殊钢的研发和更新换代速度提出了极高的挑战。基于传统试错法的研发方式虽然可在部分问题上避开未知物理机理的限制,但同时也会导致设计所需时间和成本的大量消耗。因此,特殊钢的研发... 高端制造等行业对特殊钢的性能需求日益提升,这对特殊钢的研发和更新换代速度提出了极高的挑战。基于传统试错法的研发方式虽然可在部分问题上避开未知物理机理的限制,但同时也会导致设计所需时间和成本的大量消耗。因此,特殊钢的研发方式需要逐渐从传统试错法向计算设计到实验验证模式转变。“材料基因组计划”自问世以来,在诸多材料体系的设计上都发挥了显著的作用,但在传统结构材料尤其是钢铁材料上,由于其合金体系的复杂性、工艺流程的长链条、组织的多样性以及性能的多目标需求,使其成为材料基因工程的难点。但正基于上述特点,传统结构材料也为材料基因工程提供了发挥的空间,世界各国纷纷开展特殊钢方面的高通量计算与设计。通过对基于材料基因思想的特殊钢研发进展的综述,评价了针对特殊钢的材料基因工程发展现状及未来方向。介绍了美国西北大学Olson团队以及Questek公司通过多尺度集成计算平台研发的飞机起落架用超高强不锈钢、荷兰代尔夫特大学通过“基因”设计理念结合高通量遗传算法设计的高性能耐热钢、印度CSIR国家冶金实验室通过多种本构模型结合人工神经网络进行的高性能管线钢设计等。特殊钢的高通量计算与设计研究不但可以促进特殊钢的更新换代,更会为我国乃至世界金属材料的高速发展提供支撑与保障。 展开更多

关键词 材料基因组计划 特殊钢 高通量计算 组织性能调控 优化设计

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MatCloud-QE:基于云原生理念的高通量第一性原理计算程序包 被引量：1

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作者 杨小渝 郝德博 +3 位作者 舒城 许立芳 梁亚男 马新杰 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1007-1015,共9页

国内开展第一性原理计算总是局限于某一两个商业软件,不仅需要软件使用许可,而且还需要下载、安装到本地,再通过人工部署到高性能计算集群才能开展使用,极大地限制了科研人员开展第一性原理计算。为了解决这个问题,作者团队基于Quantum ... 国内开展第一性原理计算总是局限于某一两个商业软件,不仅需要软件使用许可,而且还需要下载、安装到本地,再通过人工部署到高性能计算集群才能开展使用,极大地限制了科研人员开展第一性原理计算。为了解决这个问题,作者团队基于Quantum ESPRESSO第一性原理计算内核,进一步开发了高通量第一性原理计算加速算法、参数智能推荐算法、输入结构统一算法、自动后处理引擎、组件化引擎、图形化引擎、更多物性计算功能以及MatCloud+接口等算法程序,形成了具有云原生特点的第一性原理计算程序包:MatCloud-QE;进一步通过接入MatCloud+材料云,使用户仅通过浏览器就可在线开展第一性原理计算和数据自动化采集和管理,极大地方便了用户开展第一性原理计算以及高通量计算筛选,且无需软件使用许可。以面向太阳能电池应用的无机钙钛矿Rb_(1-x)Cs_(x)PbI3的材料特性的第一性原理计算为例,说明通过MatCloud+材料云平台使用MatCloud-QE第一性原理计算程序包可进行能隙、态密度和光学性质的计算,计算结果不仅和文献报道结果相符,且整个计算过程减少人工干预次数可达90%以上,极大地提高了效率。目前,MatCloud-QE第一性原理计算程序包深度集成在MatCloud+材料云平台,用户通过云端才能使用,该模式为用户提供了丰富的计算资源和一站式第一性原理计算服务。 展开更多

关键词 MatCloud-QE第一性原理计算程序包 MatCloud+材料云 第一性原理计算 高通量材料计算 云原生

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两类润滑剂物性参数和摩擦系数的高通量分子动力学计算 被引量：4

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作者 周峰 鲍路瑶 +1 位作者 蔡美荣 刘维民 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期404-413,共10页

提出了离子液体和酯类化合物两类润滑剂物性参数和摩擦系数的高通量分子动力学计算框架,建立了通过分子几何拓扑结构-力场参数分配-分子模型构建-参数计算的全流程高通量方法,利用充足的计算资源,可以实现万级规模的高通量并发计算.创... 提出了离子液体和酯类化合物两类润滑剂物性参数和摩擦系数的高通量分子动力学计算框架,建立了通过分子几何拓扑结构-力场参数分配-分子模型构建-参数计算的全流程高通量方法,利用充足的计算资源,可以实现万级规模的高通量并发计算.创新性地提出了两层高通量并发-并行算法:第一层将润滑剂库分块,每一块并发计算;第二层单个润滑剂采用多CPU并行计算,大大提高了计算效率.以离子液体为例测试了高通量算法和代码,最大进行了100级高通量计算,结果表明,该高通量算法具有很好的稳定性和计算效率,得到的物性参数和摩擦系数与实验值相吻合. 展开更多

关键词 高通量计算 分子动力学 离子液体 酯类化合物 物性参数 摩擦系数

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基于高通量热力学计算的SA508-3钢材料优化 被引量：2

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作者 张赫 蔡洪能 王来成 《热加工工艺》 北大核心 2021年第2期63-67,共5页

核电压力容器作为核电站的重要部件,服役时面临高温、高压、腐蚀介质以及中子辐照等恶劣条件,需要很高的综合性能。为了提高其服役安全性及使用寿命,需要对核电压力容器材料进行优化。传统"试错法"研发周期长,研发投入大,难... 核电压力容器作为核电站的重要部件,服役时面临高温、高压、腐蚀介质以及中子辐照等恶劣条件,需要很高的综合性能。为了提高其服役安全性及使用寿命,需要对核电压力容器材料进行优化。传统"试错法"研发周期长,研发投入大,难以符合迫切的研发要求。此次研究引入高通量计算方法,利用CALPHAD方法通过热力学计算研究SA508-3钢成分的优化。在研究过程中,利用Thermo-Calc软件计算相图,采用JMatPro进行冷却转变曲线的计算。结果表明,此方法实现了SA508-3钢的材料优化,可用于热力学角度材料优化。 展开更多

关键词 核电压力容器 高通量计算 SA508-3 热力学计算

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高性能钛合金的关键“基因”及高通量实验与计算技术的应用 被引量：6

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作者 孙巧艳 杜勇 +3 位作者 刘立斌 胡青苗 肖林 孙军 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期297-303,共7页

加快高性能钛合金的研发速度、降低研发成本对我国高端装备制造至关重要。作为关键结构材料,强度、塑性与韧性是保障钛合金构件安全运行的关键力学性能指标。通过高通量计算可预测合金的模量、比热、热膨胀系数等多种物理性能指标,但是... 加快高性能钛合金的研发速度、降低研发成本对我国高端装备制造至关重要。作为关键结构材料,强度、塑性与韧性是保障钛合金构件安全运行的关键力学性能指标。通过高通量计算可预测合金的模量、比热、热膨胀系数等多种物理性能指标,但是对于强度、塑性与韧性等力学性能指标尚缺少预测模型和公式,原因是力学性能间接依赖合金的化学成分,直接影响力学性能的因素是合金的微观组织。高性能钛合金的关键"基因"是成分、相/组织结构与晶体缺陷。高通量计算和扩散多元节建立合金成分与相的对应关系,相场动力学计算与模拟实现对相与微观组织演化的预测,通过微纳尺度力学性能测试技术获得微观组织结构的力学性能数据。期望通过以上各环节研究结果与数据的有机整合,建立钛合金成分、相与微观组织、力学性能数据库,有助于提升高性能钛合金的研发速度,满足我国关键技术领域对先进钛合金的需求。 展开更多

关键词 钛合金 高通量实验与计算 微观组织 力学性能 材料基因

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SQS二元合金设计的高通量方法和技术研究 被引量：5

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作者 王娟 杨小渝 +3 位作者 王宗国 王幸阳 张小丽 曾雉 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2016年第3期401-410,共10页

自2011年6月美国提出"材料基因组计划"以来,构建集成的高通量材料计算平台和数据库平台以加快新材料的研发已成为重要的基础性工作。高通量材料计算平台MatCloud提供了一个集成的材料自动流程计算框架,旨在为新材料的设计和... 自2011年6月美国提出"材料基因组计划"以来,构建集成的高通量材料计算平台和数据库平台以加快新材料的研发已成为重要的基础性工作。高通量材料计算平台MatCloud提供了一个集成的材料自动流程计算框架,旨在为新材料的设计和计算提供一套通用的方法和技术。二元合金设计涉及到批量结构建模、结构筛选和性质计算问题,为了支持目前在合金设计中应用较广的特殊准随机结构SQS方法,研发了支持基于SQS二元合金设计的高通量自动流程计算相关算法和插件,并在MatCloud平台上进行了实现。该插件支持基于SQS的二元合金结构建模,高通量筛选和性质计算。实现了ZrxTi(1-x)合金弹性模量的自动流程计算,取得了预先设定的效果,提升了计算性能,从而帮助加快二元合金设计。 展开更多

关键词 MatClod 集成材料计算平台 高通量计算方法 自动流程计算 二元合金结构建模

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高性能COF材料的高通量筛选策略:己烷异构体分离 被引量：2

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作者 叶诗洋 程敏 +5 位作者 吉旭 戴一阳 党亚固 毕可鑫 赵志伟 周利 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期5138-5149,共12页

己烷异构体中双支链异构体的分离可以提高汽油的辛烷值从而减少发动机的爆震现象。针对传统的蒸馏方法耗能高和新型吸附剂金属有机框架成本高、工作能力低、稳定性差的缺点,采用高通量计算筛选方法研究了688种共价有机框架(COFs)对己烷... 己烷异构体中双支链异构体的分离可以提高汽油的辛烷值从而减少发动机的爆震现象。针对传统的蒸馏方法耗能高和新型吸附剂金属有机框架成本高、工作能力低、稳定性差的缺点,采用高通量计算筛选方法研究了688种共价有机框架(COFs)对己烷异构体的分离性能。首先计算了所有COF的几何结构描述符,通过限制孔径(PLD)6.2~15A的范围筛选出209个可容纳所有己烷异构体的COF,再利用巨正则Monte Carlo(GCMC)方法模拟433 K下上述COF对己烷异构体的吸附解吸过程。对再生能力R>80%且吸附性能分值(APS)最高的COF进行排序,筛选出具有最高APS值的COF-DL2292-fold,APS值为23.36 mol/kg,R为99.38%。分析了6个几何结构描述符与APS的相关性,发现对于COF来说较高的孔隙率(VF)、较高的孔隙体积(PV)、较低的密度(ρ)可提高COF的APS值。最后基于PV、VF、ρ利用决策树算法设计出高APS值COF的筛选路径,研究工作对今后设计用于己烷异构体吸附分离的COF具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 己烷异构体分离 共价有机框架 分子模拟 高通量计算筛选 结构-性能关系 吸附 分离

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信息高铁的低熵高通量性质验证

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作者 俞子舒 李奉治 +4 位作者 郑守建 王一帆 张星洲 彭晓晖 徐志伟 《计算机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2302-2321,共20页

针对“人机物”三元融合的万物智能互联时代需求,中国科学院计算技术研究所的学者提出了“信息高铁”高通量低熵算力网的设计构想,在基础设施层提供低熵有序的支持,从而显著提升性能与品质.但信息高铁构想尚缺乏实验数据支撑.本文量化... 针对“人机物”三元融合的万物智能互联时代需求,中国科学院计算技术研究所的学者提出了“信息高铁”高通量低熵算力网的设计构想,在基础设施层提供低熵有序的支持,从而显著提升性能与品质.但信息高铁构想尚缺乏实验数据支撑.本文量化定义了通量、良率、CPU熵,分别用于刻画系统的性能、品质、无序程度;构建了信息高铁原型系统;并与基于Kubernetes容器编排的云计算系统进行对比.通过北京-南京的广域实验,验证了信息高铁原型系统可数量级提升良率和通量,其正则化后的CPU熵降至K8s系统的50%以下.本文通过提供实验数据分析结果,初步验证了信息高铁的低熵高通量潜力. 展开更多

关键词 云计算 算力网 低熵计算 高通量计算 占而不用

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大规模异构计算集群的双层作业调度系统 被引量：6

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作者 孙震宇 石京燕 +4 位作者 孙功星 杜然 姜晓巍 邹佳恒 谭宏楠 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期187-195,共9页

高能物理计算平台中的HTCondor和SLURM计算集群为多个高能物理实验提供数据处理服务,然而HTCondor并行作业调度效率较低、SLURM难以应对大量串行作业,且计算平台整体资源管理及调度策略过于简单。为满足高能物理计算集群高负荷运行的需... 高能物理计算平台中的HTCondor和SLURM计算集群为多个高能物理实验提供数据处理服务,然而HTCondor并行作业调度效率较低、SLURM难以应对大量串行作业,且计算平台整体资源管理及调度策略过于简单。为满足高能物理计算集群高负荷运行的需求,在传统作业调度器上增加作业管理层,设计双层作业调度系统,通过高效调度串并行作业并兼顾实验组间资源的使用公平性,实现用户对作业的细粒度管理。测试结果表明,双层作业调度系统支持大批量高能物理作业的快速提交,并充分利用计算平台的总体资源,具有较好的作业调度性能。 展开更多

关键词 计算集群管理 作业调度器 高通量计算 高性能计算 高能物理计算

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Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)固溶体的晶体结构优化和杨氏模量的高通量智能计算

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作者 李传浩 曹喜营 +1 位作者 杨小渝 冯海霞 《耐火材料》 2025年第4期307-310,共4页

为探索高通量智能计算在耐火材料领域中的应用,针对铬刚玉耐火原料,选取Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)固溶体体系作为研究对象,采用高通量智能计算和机器学习方法,探讨了Cr_(2)O_(3)取代浓度对固溶体晶格常数和杨氏模量的影响。计算结果表明,... 为探索高通量智能计算在耐火材料领域中的应用,针对铬刚玉耐火原料,选取Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)固溶体体系作为研究对象,采用高通量智能计算和机器学习方法,探讨了Cr_(2)O_(3)取代浓度对固溶体晶格常数和杨氏模量的影响。计算结果表明,随Cr_(2)O_(3)取代浓度的增加,Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)固溶体杨氏模量整体呈下降趋势,但在70%~90%(x)的高Cr_(2)O_(3)取代浓度下,固溶体的杨氏模量略低于纯Cr_(2)O_(3)的。此外,还直接计算了Al_(2)O_(3)-5%(x)Cr_(2)O_(3)固溶体的杨氏模量,并将其与机器学习模型预测值进行了对比,发现二者相差不大,说明了通过高通量智能计算和数据挖掘技术的结合来得到材料性能和组分的映射关系的可行性。 展开更多

关键词 Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)固溶体 高通量智能计算 耐火原料 杨氏模量

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数据驱动研制发光材料的策略与挑战 被引量：1

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作者 黄霖 解荣军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1219-1231,共13页

人工智能在高效处理数据、精准预测、自动化执行任务以及个性化服务等方面为人类的生产、生活和科学研究带来了极大的便利。机器学习与高通量计算在材料领域的广泛渗透与成功应用,也为发光材料的研制开辟了新路径——通过算法进行高效... 人工智能在高效处理数据、精准预测、自动化执行任务以及个性化服务等方面为人类的生产、生活和科学研究带来了极大的便利。机器学习与高通量计算在材料领域的广泛渗透与成功应用,也为发光材料的研制开辟了新路径——通过算法进行高效挖掘和大规模数据处理,加速新材料的筛选与设计,进而推动材料的创新发现与应用进程。本文综述了近年来基于数据驱动发光材料研究的前沿进展,从相关研究案例出发,对数据驱动材料研究进行全流程梳理,详细阐述发光材料研制场景下数据获取阶段的重要性及实施策略,并对如何提取表征材料性能的核心特征进行分析,同时探讨发光材料领域适用的模型选择与优化方案。最后,就当前数据驱动式发光材料研究面临诸如高质量数据匮乏、复杂结构-性能关联模型构建困难的问题,从发光材料数据库平台的构建、高通量实验的实施以及相应数据生产规范的建立等方向提出突破设想。 展开更多

关键词 数据驱动 发光材料 机器学习 高通量计算 发光材料数据工厂

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基于大数据的电池新材料设计 被引量：1

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作者 许晶 王宇琦 +4 位作者 符晓 杨其凡 连景臣 王力奇 肖睿娟 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2920-2932,共13页

固态电池是极具潜力的下一代储能器件之一,寻找综合性能优异的电池材料有望从根本上提升电池的性能。本文围绕固态电池中离子传输、表面/界面现象以及微观结构动态演化等关键科学问题,介绍了基于多精度传递思想的高通量材料筛选策略,以... 固态电池是极具潜力的下一代储能器件之一,寻找综合性能优异的电池材料有望从根本上提升电池的性能。本文围绕固态电池中离子传输、表面/界面现象以及微观结构动态演化等关键科学问题,介绍了基于多精度传递思想的高通量材料筛选策略,以及机器学习技术在加速模拟复杂物理化学过程、解析电池内部复杂构效关系的突出作用。受益于多精度传递思想和机器学习技术的应用,可以从直接筛选、元素替换、结构单元搭建、非晶结构构建等多个角度高效获得快离子导体材料,多维度解析离子传输性能与微观机制,极大丰富了电极材料、固态电解质材料等候选范围。此外,针对电池材料研发流程的云工具箱提供了数据归档、分析及复用等多项功能,旨在使得借助大数据和人工智能的材料研发流程更为自动化。本文介绍的基于大数据的研究思路和研究模式,结合新兴的机器学习技术,能够有效加速新型电池材料的设计和开发进程,深化对电池内部复杂物理化学现象的理解,为设计实用的新型固态电池材料赋能。 展开更多

关键词 储能材料 材料设计 高通量计算 大数据 人工智能

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材料基因工程技术在电工材料研发中的应用与展望

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作者 王博 盛鹏 +4 位作者 徐丽 李圣驿 白会涛 李慧 薛晴 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期208-224,共17页

电工材料是电气装备的基础,其材料特性直接决定电气装备的极限电磁参数。随着科学技术的进步,生产、生活水平的不断提高,人们对电气装备具有的功能和性能的需求日益增加。理论研究和工程实践表明,以传统电工材料为基础生产的电气装备在... 电工材料是电气装备的基础,其材料特性直接决定电气装备的极限电磁参数。随着科学技术的进步,生产、生活水平的不断提高,人们对电气装备具有的功能和性能的需求日益增加。理论研究和工程实践表明,以传统电工材料为基础生产的电气装备在功能和性能方面不能完全满足人类社会对先进电气装备快速增长的需求。电工新材料及其应用研究应使未来的电工装备具有挑战更高电磁参数极限的能力。材料基因工程为电工材料设计筛选提供了新的技术手段,通过利用高通量的方式设计与筛选材料,大幅缩短了材料的研发周期,显著降低了研发成本。本文综述了近几年材料基因工程先进理念与前沿技术在电工材料开发中的应用案例,这些案例表明了材料基因工程技术在电工材料研发中的适用性。本文还重点分析了以机器学习为代表的大数据技术在电工材料研发中的应用现状。 展开更多

关键词 电工材料 材料基因工程 机器学习 高通量计算 高通量实验

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