深圳超算中心最近搞了个大新闻:XLSDFT 软件,成功入围了被称为超算界诺贝尔奖的“2026年ACM戈登贝尔奖”。
科学家依托此前已登顶 TOP500 与 HPCG 榜首的国产超级计算机“灵晟”,把原本只能在微观小尺度打闹的 Kohn–Sham 密度泛函理论(DFT)计算,一举推进到了两亿个原子的恐怖规模,直接将此前千万级原子的世界纪录拉高了20倍。
懂点材料物理的朋友都知道,用传统 DFT 预测材料的电子结构,简直就是算力黑洞。
由于算法限制,它的计算量和内存需求分别随系统规模呈三次方的 O(N³) 和二次方的 O(N²) 暴涨。如果你想算两亿个原子,按老办法算到太阳熄灭可能都跑不出结果。
但团队给算法做了一场绝妙的瘦身手术:结合单粒子密度矩阵的分治分解与切比雪夫滤波子空间迭代,硬生生把计算与存储复杂度降到了“线性标度”。
简单来说,就是把原本几何级数暴增的算力大山,直接熨成了一根平整的直线,规模再大也能吃得消。
到了实算环节,这套系统展现出了令人发麻的硬核输出。
在 20480 个计算节点上,XLSDFT 的弱扩展效率飙到了 96.6%。在关键计算阶段,双精度浮点运算(FP64)峰值性能达到了惊人的 1.31 EFlop/s——也就是每秒 131 亿亿次计算;
而在 SC26 公开摘要中,面对一亿原子的扩展研究,持续 FP64 性能也稳妥停在 157.9 PFlop/s。这种极致的软硬件协同,无异于给超级计算机装上了算力引擎的暴力增压。
这可不是在实验室里单纯跑分装样。
团队直接干了一件造福新能源产业的大事:完成了约 1133 万个原子的锂金属与硫化物固态电解质(LGPS)界面 DFT 计算。相比过去同类复杂的界面研究,这个规模直接扩大了整整三个数量级!这意味着科学家终于能坐在电脑前,以接近真实实验表征的超大尺度,看清全固态电池内部微观界面的电子结构与反应机制。
硬件登顶榜首只是打了个好底子,能在算法上实现线性标度、在工业关键应用中降维打击才是真功夫。当全球算力大赛从单纯的比拼堆铁,转向算法、软件与系统的深度协同,国产超算用两亿个原子的计算证明:
真正的硬核科技,从来不需要花哨的包装,它能把微观世界的规则直接揉碎了算出来给全人类看。
