基础科学研究

浏览次数: 发表日期:2018-04-16


随着计算机技术和应用的迅猛发展,利用高性能计算模拟已经成为基础科学研究中不可缺少的重要手段。

在过去几十年中,科研人员在化学、材料科学、生命科学、固体物理、生物物理、生物化学、药物研究等微观领域的研究中,基于量子力学方法发展了大量而可靠的非相对论薛定谔方程和相对论迪拉克方程的近似解法,用来模拟微观世界中原子和分子的相互作用和行为。例如,使用并行程序进行密度泛函理论(DFT)计算已经成为材料科学、固体物理、计算化学、计算生物学等领域内必不可少的研究手段之一;并行实现的高精度耦合簇理论(CC)和组态相互作用(CI)方法被许多量子化学计算程序采用,成为计算化学的主要工具;基于牛顿力学并结合了量子力学的分子动力学计算的并行实现,是生命科学、生物物理、生物化学、药物研究等领域的主要模拟手段。

随着更强大、更高计算能力的超级计算机的出现,人们可以模拟越来越大规模的微观系统、越来越长时间的微观过程、越来越精细的微观现象,从而极大的增强了对自然的认知能力。时至今日,高性能计算在基础科学研究、工业工程、公益事业、国防安全等各个领域的广泛应用,解决了一些重大、关键、挑战性的重要科学和工程问题,对支撑科技创新、推动经济发展起到了重要作用。