中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)結(jié)點(diǎn)項(xiàng)目工作匯報(bào)課件

1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)結(jié)點(diǎn)項(xiàng)目工作匯報(bào)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007.06.06國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境平臺(tái)內(nèi)容提要環(huán)境平臺(tái)建設(shè)情況各個(gè)網(wǎng)格應(yīng)用簡(jiǎn)介交叉部署情況簡(jiǎn)介已取得的初步成果支持發(fā)表的相關(guān)論文應(yīng)用的成果轉(zhuǎn)化情況2企業(yè)資料環(huán)境平臺(tái)建設(shè)情況在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境平臺(tái)上研制并部署了10個(gè)典型網(wǎng)格應(yīng)用軟件：“ChemPath”計(jì)算化學(xué)“Gaussian”計(jì)算化學(xué)“NAMD”分子動(dòng)力學(xué)“VASP”分子動(dòng)力學(xué)“GADGET”宇宙學(xué)“Monto Carlo模擬方法應(yīng)用”計(jì)算物理“掃描電子顯微成像模擬SEMI”計(jì)算物理“背散射電子能譜的模擬BES”計(jì)算物理“反射電子能量損失譜模擬REELS”計(jì)算物理“MD5信息摘

2、要算法Brute Force破解Decrypt”密碼學(xué)網(wǎng)格系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行中，固定用戶有48個(gè)，資源利用率達(dá)80%以上。3企業(yè)資料Monto Carlo模擬方法應(yīng)用Monto Carlo方法是分子模擬方法中的一種，它亦稱為隨機(jī)模擬(Random simulation)方法，有時(shí)也稱作隨機(jī)抽樣(Random Sampling)技術(shù)或統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)(Statistical Testing)方法?；舅枷耄簽榱饲蠼鈹?shù)學(xué)、物理、工程技術(shù)以及生產(chǎn)管理等方面的問(wèn)題，首先建立一個(gè)概率模型或過(guò)程的觀察或抽樣試驗(yàn)來(lái)計(jì)算所求參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征，最后給出所求解的近似值。4企業(yè)資料應(yīng)用頁(yè)面5企業(yè)資料掃描電子顯微成像模擬極微細(xì)尺

3、度下物理學(xué)研究是凝聚態(tài)物理研究的重要應(yīng)用，基于掃描電子顯微成像的模擬計(jì)算是一種有效的研究方法。 我們通過(guò)模擬掃描電子顯微鏡中信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程來(lái)模擬掃描電子顯微鏡襯度像。具體方法上，根據(jù)固體/表面中的電子散射理論，并利用Monte Carlo模擬方法，研究掃描電鏡的主要信號(hào)成像。 6企業(yè)資料應(yīng)用頁(yè)面7企業(yè)資料背散射電子能譜的模擬 電子背散射模擬可以使用掃描電子顯微成像和俄歇電子能譜分析其產(chǎn)生機(jī)理仍未定量得到理解，定量計(jì)算對(duì)表面電子能譜分析非常重要該模擬應(yīng)用研究了背散射電子能譜和系數(shù)，系統(tǒng)模擬了背散射電子的能量分布，其理論模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量的俄歇電子能譜背散射電子背景一致，揭示了級(jí)聯(lián)二次電子對(duì)背景的

4、貢獻(xiàn)以及隨電子束入射能量的變化關(guān)系。8企業(yè)資料應(yīng)用頁(yè)面9企業(yè)資料反射電子能量損失譜模擬電子信號(hào)逃逸深度一般由體電子的非彈性散射平均自由程度決定，表面激發(fā)幾率的存在造成表面與體內(nèi)的非彈性散射平均自由程不同，因此需要定量描述反射電子能量損失譜中的損失峰強(qiáng)度。表面電子能譜的特征為：散射電子除造成體電子激發(fā)外還伴隨著表面電子激發(fā)，而隨著入射能量降低及角度加大，表面效應(yīng)變得更加重要。10企業(yè)資料應(yīng)用頁(yè)面11企業(yè)資料 Gaussian是做半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算和從頭計(jì)算使用最廣泛的量子化學(xué)工具，可以研究：分子能量和結(jié)構(gòu)，過(guò)渡態(tài)的能量和結(jié) 構(gòu)，化學(xué)鍵以及反應(yīng)能量，分子軌道，偶極矩和多極矩，原子電荷和電勢(shì)，振動(dòng)頻率，紅外

5、和拉曼光譜，NMR，極化率和超極化率，熱力學(xué)性質(zhì)，反應(yīng)路徑。GaussianNAMD 用于在大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)上快速模擬大分子體系的并行分子動(dòng)力學(xué)代碼。NAMD用經(jīng)驗(yàn)力場(chǎng)，如Amber，CHARMM和Dreiding，通過(guò)數(shù)值求解運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算原子軌跡。用于預(yù)測(cè)生物分子的動(dòng)力學(xué)行為和重要性質(zhì)，如彌散因子，內(nèi)聚能，等等。 各個(gè)網(wǎng)格應(yīng)用簡(jiǎn)介12企業(yè)資料VASP VASP是進(jìn)行從頭開始計(jì)算的分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算的軟件包，基于CASTEP1989版開發(fā)。 VAMP/VASP中的方法基于有限溫度下的局域密度近似（用自由能作為變量）以及對(duì)每一MD步驟用有效矩陣對(duì)角方案和有效Pulay混合求解瞬時(shí)電子基態(tài)。這些技術(shù)可

6、以避免原始的Car-Parrinello方法存在的一切不足之處，而后者是基于電子、離子運(yùn)動(dòng)方程同時(shí)積分的方法。離子和電子的彼此作用超緩Vanderbilt贗勢(shì)(US-PP)或投影擴(kuò)充波(PAW)方法描述。兩種技術(shù)都可以很大程度地減少過(guò)渡金屬或第一行元素的每個(gè)原子所必需的平面波數(shù)量。力與張量可以用VAMP/VASP很容易地計(jì)算，用于把原子衰減到其瞬時(shí)基態(tài)中。 各個(gè)網(wǎng)格應(yīng)用簡(jiǎn)介13企業(yè)資料 Gadget是宇宙學(xué)方面N-BODY系統(tǒng)和SPH系統(tǒng)仿真工具,能夠用來(lái)進(jìn)行宇宙空間膨脹的仿真，并且可以選擇有無(wú)周期性邊界條件。在仿真時(shí)，Gadget展示了N-BODY系統(tǒng)（暗物質(zhì)、恒星）的自吸引無(wú)碰撞的演變過(guò)程

7、，并且可以選擇氣體動(dòng)力學(xué)條件。原則上，Gadget的重力計(jì)算和時(shí)間步調(diào)都是完全自適應(yīng)的，在動(dòng)態(tài)可變的范圍內(nèi)是不受限制的。 因此，Gadget能夠用于解決一系列廣泛而有趣的天體物理學(xué)問(wèn)題，包括星系的碰撞和融合、宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的形成。由于有輻射過(guò)程的仿真庫(kù)，Gadget能夠用來(lái)研究星系間氣態(tài)介質(zhì)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程；由于有反饋過(guò)程的仿真庫(kù)，Gadget能夠用來(lái)解決恒星的形成和運(yùn)行規(guī)律問(wèn)題。 GADGET各個(gè)網(wǎng)格應(yīng)用簡(jiǎn)介14企業(yè)資料結(jié)點(diǎn) 軟件名稱 所屬學(xué)科部署到的結(jié)點(diǎn)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)Gaussian計(jì)算化學(xué)中科院網(wǎng)絡(luò)中心中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)NAMD 分子動(dòng)力學(xué) 西安交通大學(xué)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)GADGET 宇宙學(xué)

8、西安交通大學(xué)我們?cè)谄渌Y(jié)點(diǎn)安裝部署的應(yīng)用：中科院網(wǎng)絡(luò)中心：ALCMD（材料科學(xué)）、CPMD （計(jì)算化學(xué)） 、Xian-CI（計(jì)算化學(xué)）等共四個(gè)西安交通大學(xué)：CFD-Refrigeration、Etree-Paint、CFD_EOS等共三個(gè)其它結(jié)點(diǎn)在我們這里部署的應(yīng)用：交叉部署情況簡(jiǎn)介 15企業(yè)資料已取得的初步成果研究領(lǐng)域：選鍵化學(xué)與高分子化學(xué)研究項(xiàng)目973計(jì)劃：凝聚相、表面和界面復(fù)雜西德動(dòng)力學(xué)研究 國(guó)家自然科學(xué)基金：?jiǎn)畏肿踊瘜W(xué)物理的理論研究 國(guó)家自然科學(xué)基金：碳基穩(wěn)定團(tuán)簇的理論研究 中科院知識(shí)創(chuàng)新工程：材料物理的計(jì)算機(jī)模擬和預(yù)測(cè)的物理基礎(chǔ) 用到的應(yīng)用軟件：Guassian，VASP16企業(yè)資料

9、研究領(lǐng)域：計(jì)算生物學(xué)與結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究項(xiàng)目用到的應(yīng)用軟件：蛋白質(zhì)折疊模擬，Guassian973計(jì)劃: 生物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性能模擬(生物質(zhì)潔凈能源)863計(jì)劃: 運(yùn)用量子化學(xué)和分子結(jié)合的方法研究酶反映機(jī)理國(guó)家自然科學(xué)基金: 蛋白質(zhì)折疊，催化機(jī)理及其他功能相關(guān)動(dòng)力學(xué)已取得的初步成果17企業(yè)資料研究領(lǐng)域：生物質(zhì)潔凈能源 研究項(xiàng)目973計(jì)劃：生物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性能模擬中科院知識(shí)創(chuàng)新工程：金屬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的量子化學(xué)計(jì)算國(guó)家自然科學(xué)基金：計(jì)算化學(xué)在化學(xué)生物學(xué)中的應(yīng)用用到的主要應(yīng)用軟件：ChemPath(化學(xué)反應(yīng)路徑計(jì)算工具 ) , NAMD，Gaussian已取得的初步成果18企業(yè)資料研究領(lǐng)域：天體物理研究項(xiàng)

10、目科技部大科學(xué)工程：宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成的數(shù)值模擬基金委杰出青年基金: 寬吸收線類星體的寬吸收區(qū)的共振散射973計(jì)劃：星系的形成和演化中科院百人計(jì)劃:寬吸收線類星體的寬吸收區(qū)的共振散射用到的主要應(yīng)用軟件： Gadget 已取得的初步成果19企業(yè)資料國(guó)家自然科學(xué)基金: 定量表面電子能譜中的表面效應(yīng)問(wèn)題研究科技部中匈政府間國(guó)際合作交流項(xiàng)目: 光和帶電粒子與固體的相互作用與應(yīng)用國(guó)家自然科學(xué)基金: 角度限制散射投影電子束光刻的蒙特卡洛模擬國(guó)家自然科學(xué)基金: 納米材料表征中的計(jì)算模擬研究國(guó)家杰出青年科學(xué)基金:定量表面電子能譜學(xué)中的電子與固體表面相互作用的研究研究領(lǐng)域：凝聚態(tài)物理研究項(xiàng)目：用到的主要應(yīng)用軟件

11、： Monto Carlo模擬， Guassian已取得的初步成果20企業(yè)資料支持發(fā)表的相關(guān)論文Phys.Rev.BElectron-phonon coupling in a boron-doped diamond superconductor(選鍵化學(xué))J.Chem.PhysTheoretical study of nitric oxide adsorption on Au clusers(選鍵化學(xué))J.Chem.Phys Adapting the nudeged elastic band method for determining minimum-energy paths of chem

12、ical reaction in enzymes(計(jì)算生物)J.Chem.PhysParallel iterative reaction path optimization in ab initio quantum mechanical/molecular mechanical modeling of enzyme reactions(計(jì)算生物)Chemical CommunicationsBule-shfited lithium bonds(潔凈能源)Journal of Physical Organic Chemistry Origin of conformational restrict

13、ion in complexes of formyl compounds with boron lewis acids and their related systems(潔凈能源)21企業(yè)資料Phys. Rev. BSpin oscillations in transient diffusion of a spin pulse in n-type semiconductor quantum wells(凝聚態(tài))Phys. Rev. B Hole spin relaxation in semiconductor quantum dots(凝聚態(tài))Phys. Rev. BFormation an

14、d decay of electron-hole droplets in diamond(凝聚態(tài))Cond-matDiffusion and transport of spin pulses in a n-type semiconductor quantum well(凝聚態(tài))Cond-matSpin-Hall effect in two-dimesional mesosopic hole system(凝聚態(tài))Chem.Phys.Lett A connectivity table for cluster similarity checking in the evolutionary opti

15、mization method(化學(xué))Chem.PhysChem Geometry optimization and conformation of (C60)N cluster by using a dynamic lattice-searching method(化學(xué))支持發(fā)表的相關(guān)論文22企業(yè)資料Chem.Phys.LettAn energy-based perturbation and a taboo strategy for improving the searching ability of stochastic structural optimization methods(天體

16、物理)J.Chem.PhysA Nonequilibrium electronic transport of 4,4 -bipyridine molecular junction(選鍵化學(xué))J.Chem.PhysSpin-unrestricted linear-scaling electronic structure theory and its application to magnetic carbon-doped boron nitride nanotubes(選鍵化學(xué))SCIENCEControlling the Kondo effect of an adsorbed magnetic

17、 ion through its chemical bonding(選鍵化學(xué))Appl.Phys.Lett.Controllable p and n doping of single-walled carbon nanotubes by encapsulation of organic molecules and fullerene: A theoretical investigation(選鍵化學(xué))J. Surf. Anal.Quantification of Surface Effects in Electron Spectroscopy(凝聚態(tài))支持發(fā)表的相關(guān)論文23企業(yè)資料J. App

18、l. PhysEnergy Spectra of Backscattered Electrons in Auger Electron Spectroscopy: Comparison of Monte Carlo Simulation with Experiment(凝聚態(tài))Appl. Phys. A Monte Carlo Simulation of Absolute Secondary Electron Yield of Cu(凝聚態(tài))Chin. Phys. Lett.Nucleation Behavior in the Initial Stage of Surfactant-Mediat

19、ed Epitaxial Growth(凝聚態(tài))J. Appl. Phys.Kinetic theory of spin transport in n-type semiconductor quantum wells(凝聚態(tài))Phys. Rev. BSpin oscillations in transient diffusion of a spin pulse in n-type semiconductor quantum wells(凝聚態(tài))J. Appl. Phys.Diffusion and transport of spin pulses in an n-type semiconduc

20、tor quantum well(凝聚態(tài))支持發(fā)表的相關(guān)論文24企業(yè)資料應(yīng)用的成果轉(zhuǎn)化情況課題研制開發(fā)的以上網(wǎng)格應(yīng)用系統(tǒng)均支撐國(guó)家重大與重點(diǎn)科研項(xiàng)目，這些項(xiàng)目都是針對(duì)與國(guó)家重大戰(zhàn)略需求問(wèn)題相關(guān)的一些基礎(chǔ)研究問(wèn)題。 以我們研制的網(wǎng)格應(yīng)用系統(tǒng)“ChemPath（化學(xué)反映路徑）計(jì)算工具”為例，來(lái)分析其應(yīng)用效益。 ChemPath（化學(xué)反映路徑）計(jì)算工具是做半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算和從頭計(jì)算使用最廣泛的量子化學(xué)工具，可以研究：分子能量和結(jié)構(gòu)，過(guò)渡態(tài)的能量和結(jié) 構(gòu)，化學(xué)鍵以及反應(yīng)能量，分子軌道，偶極矩和多極矩，原子電荷和電勢(shì)，振動(dòng)頻率，紅外和拉曼光譜，NMR，極化率和超極化率，熱力學(xué)性質(zhì)，反應(yīng)路徑。25企業(yè)資料 我校生物質(zhì)潔凈能源實(shí)驗(yàn)室等科研人員利用該計(jì)算工具，大力支持了國(guó)家973項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程項(xiàng)目的研究，這些項(xiàng)目瞄準(zhǔn)國(guó)家重大需求，以研究和開發(fā)生物質(zhì)能源為宗旨,致力于植物生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化研究，探索和優(yōu)化反應(yīng)條件，使其定向轉(zhuǎn)化為合成氣（一氧化碳和氫氣），再由合成氣制造綠色生物質(zhì)原料甲醇、乙醇、汽油和柴油等。同時(shí)，通過(guò)對(duì)植物生物質(zhì)熱裂解的研究，直接獲得燃料和環(huán)境友好產(chǎn)品。這對(duì)于解決地球上能源危機(jī)、滿足能源需求，具有重要的戰(zhàn)略意義。目前，通過(guò)秸稈可以煉油