推动原始创新，中山大学三大建设超算专项硕果累累

中山大学自2017年起在学校三大建设项目中设立超算培育专项，鼓励依托“天河二号”超级计算机开展重大科学研究，拓展应用领域，推动原始创新。超算专项的实施充分发挥了“天河二号”对中山大学高水平科研和学科建设能力地提升起到显著带动作用，加速中山大学多学科交叉领域的原创性科研突破，取得了众多标志性科研成果，培养了一批多学科交叉人才。

近期，中山大学三大建设超算专项总验收会成功举办。该专项历时四年，每年支持约十个项目。四年来，以“天河二号”强大的计算能力为依托，超算专项资助的各课题组通过研发或优化程序，构建创新模型，挖掘学习算法，搭建各领域研究平台，在海洋科学、医学与生命科学、大气与环境、材料科学、力学、物理与天文、数字经济、信息科学等学科领域涌现了一批极具代表性的先进应用成果。

在三大建设超算专项执行期间，各课题组与超算中心紧密合作，充分利用专项资助的超算资源，在科研成果产出、科技成果转化、人才培养等方面取得了显著的成果。各课题组共发表高水平论文近千篇，获得发明专利及软件著作权近百项，依托超算专项申请国家和省市级项目获得经费超2.17亿元，培养各类高水平人才超过300人，还获得教育部“国家重大人才工程”特聘教授、国家“万人计划”领军人才、科技部创新人才、广东省杰青、“广东特支计划”科技创新领军人才、广东省“珠江人才计划”高层次人才等各类人才项目。

以超算之能

让大气环境会“说话”

中山大学大气科学学院使用天河二号进行了华南及南海海域精细化气象预报系统的研发与应用，成功搭建了区域气象分析预报系统(ReMAPS)，基于ReMAPS进一步构建了临近空间飞行环境预报系统和民航业务数值预报系统，为临空飞行试验-实时分析预报提供科学数据与保障服务，还曾为央视春晚珠海分会场提供滚动预报服务与保障。

依托超算，中山大学大气科学学院还在广州选择具有不同建筑形态和容积率的典型真实城区或小区（~1km），进行相关风温环境和污染物人群暴露分析的观测和CFD模拟研究，研究成果可为亚热带城市风热环境优化、降低城市空气污染及城市规划提供科学数据。该课题组还进行了新型肺炎疫情背景下的室内通风与飞沫扩散研究，并指出室内通风三项基本原则，为应对疫情提供重要参考。

携手最强超算

探索生命科学的奥秘

中山大学中山眼科中心依托天河二号开设了全球首个人工智能眼科门诊，并启动了全球首个多中心临床试验，构建了含14家合作医院的智能医疗拓展网络，被IEEE Spectrum评选为“影响全球医学界的11大AI事件”；该团队还建立白内障图像结构化标注技术，以天河二号为运营后台，嵌入云端，完成Visionome眼科诊疗眼前段单元的检测和运营；借助超算该团队还完成了全球首个AI医生多中心随机对照研究，使探索人工智能临床转化和落地应用标准迈出了至关重要的一步；此外，团队牵头制定了超广域人工智能眼底病筛查的应用规范等行业标准，实现具有自主知识产权的超广域人工智能眼底病筛查诊疗决策系统的软件研发与临床应用。

中山大学附属第一医院依托天河二号超算平台，围绕宫颈癌精准治疗高通量测序分析平台研究，自主研发了多种2型CRISPR人工智能机器学习平台及开发高通量脱靶计算平台，并通过多组学分析研究HPV整合的致癌机制，建立病毒整合预测模型，基于超算搭建了具有自主知识产权且面向公众的开放应用平台，为后续的HPV分子诊断试剂盒开发奠定了重要基础。

此外，中山大学附属第一医院基于“超算+AI”，还建立了特发性脊柱侧弯自动lenke分型检测系统以及可针对患者不同Lenke分型而制定对应手术方案的“术后预测系统”，该系统可以预测出术后的矫正结果，从而实现手术方案的优化如螺钉置入的方位及深度以及术式矫正度的选择，降低手术失误率和减少手术并发症的几率，最终辅助医生制订更细致、更个性化的治疗方案。

中山大学附属肿瘤医院借助超算平台建立并完善了基因组学、转录组学、甲基化和ChIP-seq标准分析流程及优化分析流程,并构建了转录调控与鼻咽癌易感基因的互作调控网络构建鼻咽癌多基因遗传评分模型，该模型能够有效识别鼻咽癌高危人群，为我国鼻咽癌防控策略的优化完善提供高质量的流行病学数据基础，研究成果的相关内容已写入中国工程院咨询研究项目《健康中国行动计划癌症筛查的实施战略研究》报告。

搭载超算快车

在海洋科学里乘风破浪

中山大学海洋科学学院使用天河二号优化南海三维内波模型，有效节省了计算模拟时间，模拟效率提升5倍，实现了模型的高效稳定运行；在此基础上团队还构建了南海内波的数值预报系统，同步开展了内波的数值预报应用示范，实现为海上油田作业提供内波的实时预报服务。

中山大学大气科学学院联合超算中心共同研发了具备自主知识产权的FVCOM海洋模式最新版本，其中粤港澳大湾区区域精度高达2米，达到世界领先水平；在天河二号上还研发部署了粤港澳大湾区近岸城市淹水模式，实现准业务化预警预报，促进对台风风暴潮灾害的机理研究，提高了灾害预报的时效性和准确性。

中山大学测绘科学与技术学院在超算平台上搭建了并行冰盖模式PISM，使用该模型完成了多核并行的南极冰盖高分辨率模拟，并完成了其对气候强迫的试验，揭示了南极冰盖变化规律，发现碳排放情景能显著地影响海冰的增长和消融，该研究将进一步提高冰盖模式分辨率，模拟冰架物质平衡等，揭示南极冰盖、冰架物质平衡变化规律以及大气强迫对物质平衡的影响。

向超算借力

揭秘物理天文

中山大学物理学院依托天河二号，部署了粒子物理实验大数据平台，进行COMET实验数据模拟，用于指导探测器及实验方案设计，验证实验的可行性和有效性。该课题组还将借助超算，依托粤港澳大湾区大科学装置，在中国散裂中子源推进我国首条加速器缪子源及其多学科应用，建设国内首个加速器缪子源(EMuS)和MACE实验，国际上无同类型实验，有望2030年实现世界最佳测量，实现“从0到1”的突破。

中山大学中法核工程与技术学院借助超算系统为国内外多个大科学装置上的重要实验工作提供理论分析，在超算上发展了具有优化哈密顿量和第一禁戒跃迁计算功能的壳模型程序，成为未来核数据研究的重要工具，其发表的目前最轻U同位素214U发现的文章被选为高亮论文。

超算超给力

材料科学展新颜

中山大学物理学院使用高精度的量子蒙特卡洛方法，借助天河二号在关联电子体系的量子磁性领域中取得突破性进展，发现了量子相变中的新奇标度行为，证明二聚化量子自旋系统的相变属于O(3)普适类；该团队还使用基于密度泛函理论的第一性原理方法，利用超算以混合自适应人工智能优化程序设计出亚波长单晶硅超构表面结构，突破了超构光学透镜数值孔径记录，被美国光学学会列为2018年光学界30项重要进展之一。

在天河二号强大的算力支持下，中山大学物理学院还围绕“多场耦合下铁电功能材料本构关系跨尺度研究之动力学建模与应用”这一主题，对于铁还电晶格极化动力学的构建以及多场耦合下的本构关系进行了系统的研究，发展铁电材料微观动力学层面的原子尺度仿真模拟框架，并进一步研究力电耦合下铁电纳米材料功能特性及其可控性，为铁电纳米材料的基础研究和实际应用开拓道路。

中山大学材料科学与工程学院依托超算通过高通量量子化学以及第一性原理计算，进行双功能催化制氢的催化剂高通量筛选及其设计预测，为计算辅助催化剂设计提供了数据基础；还探索和设计了路易斯碱-过渡金属仿生催化剂等系列具有潜在应用价值的、高效、高活性的生物质分子和液态燃料储氢制氢催化剂；进一步推动了能源分子的相关转化。

广州超算团队自主研发了目前国际上唯一融合高通量计算、工作流、可视化以及数据库的全功能材料设计平台“Matgen”，该平台以计算数据为核心，高通量计算及特定流程分析自动化、实时可视化为特色，致力于学科交叉与材料开发方法与模式创新。目前，Matgen平台已开发了多款平台支撑软件，集成了几十款主流软件及工具，并向公众免费开放使用。该平台为人工智能、大数据分析在材料研发领域提供更加广阔的应用空间。

作为中山大学面向学术前沿、面向国家重大战略需求、面向国家和区域经济社会发展的重要支撑平台，国家超算广州中心近年来立足“三大建设”，在超算培育专项的支持下，为校内多个学院诸多课题组提供计算、服务和技术支撑，促进学校基础科学研究方法的转变，提升我校相关学科的科研能力和学科水平，加速多学科交叉领域的原创性科研突破，培养了一批多学科交叉人才。未来，广州超算将不断提升超算系统性能，提高应用、服务和研发水平，持续为中山大学、粤港澳大湾区乃至全国科技创新跨越式发展提能加速！

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  撰稿：岳苹、万园园

微信编辑：岳苹

初审：王栋

审核：万园园

审核发布：李奈青