在新材料研發領域，新一代科學計算軟體對算力的需求正與日俱增，鴻之微正是這樣一家企業，藉助自身專業的材料設計和工業模擬能力，結合彈性便捷的超算資源，實現了高水平定製化計算解決方案。
此前，在 QingCloud EHPC 超算雲釋出會上，鴻之微科技上海股份有限公司商務總監陸文嵩分享了鴻之微在材料設計模擬領域的創新落地實踐，並結合 QingCloud EHPC 超算雲共同為客戶帶來更優質的新體驗。
以下為分享原文，經整理————
感謝鴻之微最重要的合作伙伴青雲科技的邀請。我是鴻之微的陸文嵩，非常榮幸能夠作為使用者代表聊聊鴻之微，聊聊中國的材料設計模擬軟體行業，以及聊聊青雲跟鴻之微合作以後，能夠為我們客戶帶來什麼樣的體驗。
專業團隊，專注多尺度模擬
鴻之微科技是一家 2014 年成立於上海的、致力於多尺度模擬技術研究的高新技術企業，目前主要為高校、科研院所、工業行業提供專業的材料設計與工藝模擬軟體，以及定製化工業高效能科學計算解決方案。
鴻之微依託自己的演算法，跟國內著名高校，如清華、中科院、北大等，開展了非常多的聯合合作。我們的多尺度模擬軟體廣泛應用於材料設計、半導體器械設計、鋰電材料設計，以及精細化工、生物醫藥等行業。目前鴻之微在這些行業的頭部企業都有長足的經驗積累。
縱觀鴻之微的發展歷史，大致上分為三個階段。
- 2014 年鴻之微創立之初，立足於高校，由一群懷揣著夢想的大學老師進行科研轉化。鴻之微一直在材料設計模擬領域探索國產軟體的道路。
- 經過了創業最艱難的三年初創期後，鴻之微在積累的豐富高校及工藝經驗之上，涉足工業行業。在積體電路、新能源鋰電行業、合金等領域，開始有頭部企業與鴻之微合作。
- 2020 年，鴻之微的發展進入了第三個階段，進一步加大研發投入的同時，確定了整個鴻之微雲生態的戰略，比如與蘇州姑蘇實驗室聯合建立資料庫。鴻之微深耕材料設計研發市場與科學計算市場，並伴隨著整個公司的軟體雲化、平臺化，非常高興能同青雲這樣的夥伴展開全方位的合作。
目前鴻之微的員工，加上外聘員工，一共近 200 名，其中，研發體系一半以上達到碩博學歷。同時，鴻之微擁有一支非常強大的科學顧問團隊，在量子界、物理界均有院士、教授、專家與鴻之微共同進行多個行業軟體的開發。核心管理團隊曹榮根博士、王音博士都畢業於上海復旦大學，長期從事材料設計與材料工藝模擬技術和軟體的研發。可以說，鴻之微在學術界的理論基礎非常強大。
材料研發的數字化時代
作為我們日常生活中最容易接觸到的，小到一顆螺絲釘，大到火箭，都離不開新材料的研發。
已知的 108 種元素，除了後面 20-25 位放射性元素是很少用的，大部分情況下元素不同排列組合，構建物質的結構不同，製造工藝的差別，導致我們人類所能認知的材料超過 10 的 15 次方，這是經過很多科學家理論依據測得的。一方面，現在的材料設計在不停改進現有傳統材料，將其力學效能、熱效能、電學效能達到極致。另一方面，材料設計也在孜孜不倦地尋找人類尚未發現的新材料。
在很長一段時期，尋找材料都是以經驗科學為主，伴隨大量的試錯，成本高、風險高，依賴於上一代的傳承，對於知識與經驗的積累都非常不利。很明顯，在未來這套方案是不可行的。
從 17 世紀開始，隨著經典力學、物理學的飛速發展，整個材料行業進入理論模型的時代。其特徵是透過數學方法得到了大量的熱力學模型，各種新型材料也在那時候如雨後春筍一般應運而生。但是熱力學模型無法應對材料的具體細節，包括器件的具體模擬，無法進一步模擬。
20 世紀，量子力學和計算機的出現使材料進入新的領域。毫無疑問，這兩個科學為材料設計與模擬打開了一扇新的窗戶。進入 21 世紀後，隨著計算機的高速發展，採用高通量計算、實驗等方法，產生大量的材料資料，再結合材料設計領域的其他方面，為材料設計的研發提供了大量的解決方案。材料設計領域進入新的境界，密度泛函理論，包括分子動力學、計算相圖、蒙德卡羅、動力學蒙德卡羅、格子玻爾茲曼等一系列的模擬計算方法，在這個時期得到飛速的發展。整個材料研發進入了數字化的時代，由此帶來大量的高效能計算 HPC 的需求，同時也極大地促進了 HPC 產業的蓬勃發展。
以整個國家超算上海中心為例。2020 年的資料中，排名前五的與材料設計相關的科學計算軟體，佔到整個上海超算算力的 70% 以上，這是一個非常可觀的數字。比較遺憾的是除了 LAMMPS 這樣的一些開源軟體，所有榜上的軟體目前都是國外的，不可否認，我們國家在整個材料設計與研發技術軟體這條道路上，還是比較落後的。
鴻之微自 2014 年成立之初，一直在材料設計模擬這條道路上，與我們的合作伙伴青雲科技一樣，鴻之微堅定不移地堅持自主研發、100% 智慧財產權、國產化。鴻之微從材料設計模擬的前處理平臺、後處理平臺，再到各種物理求解器、計算求解器，包括計算物理、計算化學、計算生物、計算醫藥，目前對標了國際上大部分知名的商業計算軟體，並且效能出眾。
在今年（2021 年）9 月份，鴻之微推出了一款 DS-PAW平面波密度泛函計算軟體。目前 DS-PAW 在很多主流上的效能，我們已經接近、在某些領域甚至超過了所對標的一些軟體。以計算矽原子（Si 體系的能帶計算）為例，我們在一些能帶圖看到，和進口軟體幾乎百分百符合，能夠做到在小數點以後八位的精確性。
底層化、雲化、生態化，客戶迎來新體驗
伴隨著 QingCloud EHPC 超算雲的推出，鴻之微成為該解決方案第一批使用者；同時，我們也非常有信心，未來隨著鴻之微雲的軟體平臺在青雲混合雲上部署，將為我們客戶帶來非常優質的體驗，即底層化、雲化、生態化。
- 底層化。鴻之微作為多尺度材料設計模擬技術與軟體平臺引領者，擁有完全自主研發的的國產軟體，覆蓋了第一性原理，緊束縛器件量子輸運的計算，包括一些大體系的第一性原理結構，加上我們近期推出基於平面波的第一性原理密度泛函計算軟體 DS-PAW 和我們的 BDF 量子化學計算軟體，從原子尺度到介觀尺度，我們覆蓋了多個尺度的材料設計模擬。而青雲幫助鴻之微實現 EHPC 底層化，部署鴻之微的相關國產軟體，共同為企業的研發以及為企業、高校科研工作者提供助力。
- 雲化。疫情讓整個人類的生活方式發生了巨大的變化，未來雲化是非常確定的趨勢。與傳統的商業模式對比，軟體雲化極大方便了使用者的使用，並提升了使用者的體驗感，無需在本地安裝軟體，卻可以解決專案管理、文獻管理、許可權管理的問題。同時，QingCloud EHPC 的專業管理技術也能大大提升 HPC 的使用效率，解決算力緊張等一系列問題。
- 生態化。隨著科學計算在整個材料設計模擬領域的大力推行。鴻之微與青雲藉助整個科研工作者群體，一同打造了科研生態圈，從工業企業的需求到軟體國產化的需求，再到各個專案。未來，我們的使用者不僅僅是雲產品的使用者，同時也為整個科研生態做出了巨大的貢獻，促進國產軟體與 HPC 的能力提升。
綜合來看，鴻之微與青雲科技一同為高校、研發團隊提供了更便利的研發工具。軟體雲為使用者提供一站式科研計算，覆蓋從微觀到介觀，未來可能還會有宏觀的軟體解決方案。從軟體到 HPC 算力，從科研到教學團隊到管理，我們提供一站式的服務。同時，QingCloud EHPC 讓使用者得到了穩定、高性價比的計算資源。透過多種產品的組合，我們可以釋放空餘算力，提高資源利用率，最終降低使用者使用成本。
鴻之微和青雲為了整套的釋出與產品，配備了經驗豐富的售後團隊，讓使用者在使用整個超算資源及軟體中毫無障礙，在任務切換中達到無感體驗。
最後，感謝學術界及工業界對鴻之微與青雲科技的認可和支援，伴隨著一同努力，整個國產軟體、國產雲會越來越好。我本人非常喜歡《三體》的一句話， “給歲月以文明，而不是給文明以歲月”，包括模擬軟體在內的國產軟體的崛起不可能在短時間內實現。國內像青雲科技、鴻之微這樣的企業，正在做一件需要時間打磨，同時非常有意義的事情。我堅信未來我們能在實現中華民族偉大復興的這條路上刻上青雲科技的名字，刻上鴻之微的名字。
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