[發(fā)明專利]一種圖形化及網(wǎng)絡(luò)化的高通量第一性原理計算工作流系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107357971A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊小渝;任杰;孫雪嬌;劉海東;張明明;趙旭山;王宗國;宋健龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F19/00
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11212
• 代理人: 楊立,王灝增

1.一種圖形化及網(wǎng)絡(luò)化的高通量第一性原理計算工作流系統(tǒng)，其特征在于，用于幫助用戶在線構(gòu)建第一性原理計算流程并進(jìn)行第一性原理計算作業(yè)的提交、監(jiān)控和結(jié)果數(shù)據(jù)的自動處理，極大地方便用戶開展第一性原理計算和計算結(jié)果數(shù)據(jù)的管理，包括：

前端的工作流設(shè)計器，用戶不需下載任何客戶端軟件，通過瀏覽器便可基于圖形化方式構(gòu)建第一性原理計算流程、設(shè)置流程所涉及的計算參數(shù)、啟動所述流程以及監(jiān)控所述流程的執(zhí)行情況；構(gòu)建第一性原理計算流程有兩種方式：用戶自己從頭構(gòu)建第一性原理計算流程，或調(diào)用預(yù)存的第一性原理計算流程模板；

后端的工作流引擎，用于解析和執(zhí)行所述第一性原理計算流程，包括將所述大量晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送給超級計算機進(jìn)行第一性原理計算，自動下載計算結(jié)果，及對計算結(jié)果的規(guī)范化加工。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高通量第一性原理計算工作流系統(tǒng)，其特征在于，所述前端的工作流設(shè)計器包括：

獲取模塊，用于獲取目標(biāo)材料晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

材料計算工具存儲模塊，用于存儲用于進(jìn)行第一性原理計算的材料計算工具；

材料計算工具調(diào)用模塊，用于調(diào)用所述材料計算工具；

計算流程構(gòu)建模塊，用于組合用戶所選取的計算工具，構(gòu)建成用于進(jìn)行第一性原理計算的工作流，得到用戶自定義流程；

計算流程模板存儲模塊，用于存儲所述計算流程模板；

圖形化顯示模塊，用于將所述材料計算工具和所述第一性原理計算流程以圖形的形式進(jìn)行顯示。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高通量第一性原理計算工作流系統(tǒng)，其特征在于，所述材料計算工具存儲模塊包括：

晶體結(jié)構(gòu)建模工具箱，用于晶體結(jié)構(gòu)建模，產(chǎn)生大量晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

第一性原理計算工具箱，包含第一性原理計算的7種基本計算單元，用于構(gòu)建所述流程，及第一性原理計算的參數(shù)配置及結(jié)果查看；

數(shù)據(jù)處理分析工具箱，用于對所述計算流程的計算結(jié)果進(jìn)行分析和處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高通量第一性原理計算工作流系統(tǒng)，其特征在于，所述晶體結(jié)構(gòu)建模工具箱包括：基礎(chǔ)建模工具箱和高通量建模工具箱，其中，所述基礎(chǔ)建模工具箱包括但不限于：超胞構(gòu)建工具、晶格對稱性解析工具、變形晶胞工具和晶胞元胞轉(zhuǎn)換工具；

所述高通量建模工具箱包括但不限于：固溶摻雜工具、表面結(jié)構(gòu)剖切工具、表面吸附結(jié)構(gòu)構(gòu)建工具和團簇結(jié)構(gòu)構(gòu)建工具。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高通量第一性原理計算工作流系統(tǒng)，其特征在于，所述第一性原理計算工具箱包括：晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)化工具、基態(tài)總能計算工具、彈性性質(zhì)計算工具、能帶計算工具、電子態(tài)密度計算工具、磁學(xué)性質(zhì)計算工具和光學(xué)性質(zhì)計算工具。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高通量第一性原理計算工作流系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理分析工具箱包括：公式模型和統(tǒng)計分析模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的高通量第一性原理計算工作流系統(tǒng)，其特征在于，所述后端的工作流引擎包括：

解析模塊，對計算流程進(jìn)行自動解析和執(zhí)行，監(jiān)控運行過程，及時通過容錯和糾錯機制處理運行出現(xiàn)的故障；

計算任務(wù)生成模塊，用于根據(jù)所述第一性原理計算流程、所述計算參數(shù)和所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，生成計算任務(wù)；

提交模塊，用于將所述計算任務(wù)提交至所述超級計算機，通過所述超級計算機對所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行高通量第一性原理計算，得到計算結(jié)果；

數(shù)據(jù)處理分析模塊，用于對所述計算結(jié)果進(jìn)行分析和處理；

監(jiān)控模塊，用于對第一性原理計算的計算過程進(jìn)行監(jiān)控，并當(dāng)計算過程中出現(xiàn)錯誤時，自動糾錯。