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智能超算融合应用技术团队开发的材料多尺度高性能模拟系列软件开源并推广应用

来源:  日期:2021-01-06  点击量:

        近日,我院智能超算融合应用技术团队联合中国原子能科学研究院开发的材料多尺度模拟系列软件正式在国际开源代码网站Github上开源。团队围绕金属核材料辐照损伤背景,面向超级计算机体系架构和大规模并行,研发了MISA (MultI-scale Simulation of MAterial)系列材料模拟软件。涵盖原子尺度、介观尺度,并能实现不同尺度的耦合模拟。此次开源的系列软件包含原子尺度的分子动力学模拟软件MISA-MD,原子尺度的动力学蒙特卡洛软件MISA-AKMC和介观尺度的团簇动力学模拟软件MISA-SCD。

        这三款开源软件均是面向大规模并行计算而设计,且功能上各有特色。MISA-MD 软件可支持不同PKA能量、方向下的级联碰撞模拟及缺陷统计;采用复杂的EAM势函数,在神威Ÿ太湖之光超级计算机上使用850万核,实现了3*10^13(万亿)原子规模的模拟,创造了当前世界最大分子动力学模拟的记录(图一)。与国际经典的LAMMPS程序比,在资源利用率及效率方面,都有大幅提高,在天河2号超算上的大规模模拟荣获2020年广州超算的“天河之星”优秀应用奖。同时,MISA-MD软件还提供了对多种硬件架构的支持,包括神威Ÿ太湖之光的申威处理器、GPU、DCU等加速硬件,进一步提高了程序性能。MISA-AKMC 软件可支持空位、间隙双跃迁机制的演化模拟,并专门对并行算法和通信策略进行了优化。MISA-SCD软件可支持不同体系(如纯Fe、FeCu合金等)在辐照、热老化及退火时的缺陷团簇长时间演化行为模拟,获得缺陷团簇的成分、尺寸、数密度分布等信息,可直接与实验进行对比,用以预测材料的宏观性能变化。

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图一 MD模拟规模进展图

        团队开发的系列软件宣布开源后,获得同行高度认可。目前软件已被20多所研究机构和大学用户使用, MISA-MD 软件还被纳入曙光超算在北京、昆山、成都、郑州等地超算中心的公共软件库中,并在上海、昆山、深圳、长沙、郑州、成都、北京等地的超算中心或计算中心安装部署,涵盖曙光、天河等超算平台。

目前,三款材料款软件代码及相关文档均可在网站 https://hpcde.github.io/p/open_source/ 获取。


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