百亿亿次计算化学任务“移师”云端

百亿亿次计算化学任务“移师”云端

最新一期《化学物理学报》报道了一项由美国能源部太平洋西北国家实验室牵头，并与微软和多家国家实验室及大学合作的项目。该项目旨在将百亿亿次计算化学任务迁移到云计算环境以及新兴硬件技术(TEC4)上，从而为科学计算资源向可持续生态系统转型提供了一个清晰的路线图。这种生态系统能够随着技术进步而不断进化。

通过这个项目，研究团队展示了云计算的灵活性和迅速响应能力，其能够作为传统高性能计算设施的补充选项。他们证明了将软件即服务与云计算资源整合是可行的，这一概念验证预示着云计算能为解决复杂科学问题提供多样化的支持手段，标志着科学计算领域的一次重要变革。

云计算的应用已经超越了简单的数据存储范畴，比如照片和文档档案托管。如今，它已成为金融服务、制药等行业的重要组成部分。本项目特别关注于将新型化学品在多领域应用潜力的高度计算密集型算法迁移至云端。

研究结果显示，借助云计算的速度与灵活性，可以在几天内完成以往需要数月才能完成的高级计算化学任务。过去十年间，计算化学不仅证明了自己在解决复杂科学难题上的能力，还能够指导实验并做出预测。美国能源部拥有的超级计算机提升了这方面的能力，特别是达到百亿亿次级水平后，更是为应对极其复杂的挑战提供了强有力支持。

然而，随着工具和技术发展，解决问题所需的时间和成本也在上升。认识到这一点的研究团队指出，云计算加上跨行业的协作模式为利用更广泛的计算资源，应对更多样化的问题带来了机遇。

例如，团队使用微软Azure平台及其复杂的工作流来探讨难以直接实验观察到的分子动力学现象。这类模拟对于理解原子尺度下的分子相互作用至关重要，但由于其高度复杂性而要求大量的计算支持。团队还以分解持久性环境污染物——全氟辛酸为例，展示了如何运用计算化学来开发实际有效的环境修复策略。

超级计算机在化学领域的应用，不仅加速了科研，还为新材料和新药物的开发提供了强大支持。然而，越是强大的超级计算机，建设和维护成本越是高昂，且灵活性较差。云计算作为一种灵活且响应迅速的补充选项，能够显著降低成本并提高计算资源的利用效率。通过将计算化学迁移到云端，研究人员能在几天内完成以往需要数月才能完成的高级计算任务。我们相信，材料设计和优化、药物发现、污染物降解、化工合成等化学分支领域都会于此受益。