高性能計算促進理論化學研究

吉林大學理論化學計算國家重點實驗室是我國惟一從事理論化學研究的國家重點實驗室。在這里，沒有試管、器皿和五顏六色的化學制劑，取而代之的是一臺臺整齊的計算機。

實驗室主任張紅星介紹：“與實驗化學不同，理論化學對IT技術的要求較高，具有運算能力強大、多任務、可管理等優勢的高性能計算設備是理論化學教授進行課題研究的必備工具，直接影響著研究課題的架構和研究方向的設置。目前，實驗室在高性能計算應用方面已經走在國內的前列，可與國際水平媲美，所有圍繞理論化學的國家級科研項目都離不開高性能計算。實驗室對軟硬件的配置要求較高，高性能計算機的運算速度已經達到30TFLOPS。”

實驗室技術保障部部長吳迪向記者表示，受制于傳統計算機性能和一些理論方法的限制，早期的理論化學研究體系有局限性。隨著高性能計算的發展，理論化學教授可以深入研究納米體系，并向更精細的方向進發，對外界環境等因素的充分考慮有助于研究結果更加精準。如今，通過高性能計算，吉林大學的相關老師的研究得到了進一步精細化，計算結果也更加趨近實際情況。

張紅星坦言，高性能計算提供給了實驗室較好的研究環境，但同時也存在局部的技術困擾。例如在異構架構的編程方面，實驗室也遇到了一些問題和困擾。“例如從原來的代碼簡單地移植到GPU架構上，性能沒有想像的那么好。”

對于上述問題，吳迪表示，希望有專業的人員與實驗室進行合作以解決異構編程等方面的問題。吳迪對英特爾公司即將推出的融核產品比較關注，“英特爾MIC產品如果能夠提供給用戶一個解決異構編程的‘簡單’而有效的方法，對于非專業的計算機人員將是一個非常好的發展方向。”

張紅星認為在高性能計算推廣的過程中仍有值得進一步改善的地方：“首先，與國外的商業軟件相比，國內的軟件開發還明顯落后，國內廠商應加強自主知識產權軟件的開發力度。在吉林大學，教授們結合自己的研究課題，在發展基礎理論的同時，自主開發了一系列的特色軟件，例如呂中元教授設計并開發出多尺度耗散粒子動力學模擬程序包‘DPD-JLU’；封繼康、任愛民等教授設計并開發了可計算頻率相關的二階非線性光學系數β和三階非線性光學系數γ的理論化學軟件‘FTRNLO-JLU’，這些自主知識產權的研究軟件大大支持了理論化學的日常研究工作。其次，國家更應該注重對國產設備的支持力度。因為在高性能計算領域，國產品牌服務器的性價比已經超過了國際廠商的產品，在實驗室，我們就選用了寶德服務器。第三，從安全的角度出發，在涉及到國家機密、核心技術上更要大力推廣國產品牌的應用，這樣長期可持續發展才會不受制于國外設備提供商。”

在人才儲備方面，張紅星主任介紹說：“理論化學是一個很特別的學科，實驗室所招收的碩士和博士研究生要求既要有物理、化學、數學等基礎，同時必須具備計算機方面的能力。在課程設置上，實驗室會對人才進行化學、物理、數學等學科的綜合訓練，并注重提升其計算機程序設計能力，使之成為多學科交叉的人才。”