中国科学院计算机网络信息中心高性能计算技术与发展部计算流体和微结构演化应用实验室主任张鉴分享了钛合金微结构演化相场模拟的最新进展。
在材料科学的研究中，许多重要工程材料的设计都需要通过控制其相变和组织演变过程来实现。比如说，通过固态形核析出反应提高镍基高温合金和铝基时效强化合金的机械性能，通过控制铁电晶体的相变达到其介电和机电效应的耦合，以及通过马氏体相变得到形状记忆合金的记忆效应等。而采用计算机辅助虚拟分析技术代替耗时耗材的实验，可以大幅提高研发效率，缩短研发周期，加速新材料研发进程。
随着HPC在材料科学研究中的应用日益广泛，相场方法已成为模拟材料微观组织演变的主要方法。在“神威·太湖之光”上的运行的合金微结构粗化过程相场模拟，规模比之前提高近百倍，实现了超过900万核的扩展性能，相场模拟的实际性能可达到峰值的40%，远高于普通软件约5%的水平。据了解，使用“神威·太湖之光”可在数小时内完成一次数千亿体系的合金微结构粗化过程的高精度模拟。
张鉴认为，通过这样大体系、长时间的粗化过程高精度模拟，可以全面并且精确的揭示微观组织演化的过程、支持演化机理的研究。目前，受计算方法和计算平台的限制, 国际上同类模拟大多数限于2维模拟, 少数的3维模拟限于模拟的体系规模，难以全面揭示粗化过程中微观组织尺寸、形貌等特征的演化过程。
除了以上报告之外，来自国家863、美国爱荷华州立大学、德国卡尔斯鲁厄理工学院、法国能源部、德国马克斯-普朗克研究所、中国科学院过程研究所、德国莱布尼茨超算中心、美国乔治华盛顿大学等多位专家也分享了相关精彩报告，以上报告已经上传至论坛官网：http://www.asc-events.org/HPCCworkshopISC16.php。
虽然超算发展依然面临百亿亿次、百万核甚至千万核超大规模扩展等“世界性难题”，但过去的24年来，科学家和工程师们凭借智慧将TOP500超级计算机的总体计算力提升了近36万倍，单一超算系统的计算力提升了200多万倍，有理由相信现在面临的难题会在不远的未来寻找到完美的解决方法。而中外超算高峰论坛所倡导的广泛的国际交流和合作，将有力的推动这一进程。