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研究进展
近期，北京大学新材料学院郑家新课题组与深圳屹艮科技合作，基于高性能Julia语言，成功研发出具有完全自主知识产权的DFT计算软件Hylanemos。该研究实现了从算法到代码的全面自主可控，彻底摆脱对国外软件的依赖，为新材料、新能源等关键领域的底层创新构筑安全屏障。作为首款达到工程应用级的国产DFT软件，Hylanemos的突破不仅在于技术工具的替代，更标志着我国在计算材料学领域从“跟跑模仿”到“自主创新”的历史性跨越，对推动产业高质量发展、培育新质生产力、实现新型工业化具有重要意义。
密度泛函理论（DFT）计算软件是材料科学、化学、物理等领域的核心工具，其意义在于通过理论模拟揭示材料的电子结构、能量状态和物理化学性质，避免大量试错实验，提高研发效率，缩短新材料研发周期。然而，我国在该领域长期依赖VASP、Quantum Espresso（QE）等国外软件，面临技术封锁风险、高昂授权费用及复杂操作门槛等多重制约，严重掣肘本土科研创新与产业安全。
研究团队开发的 Hylanemos 计算软件在底层架构、计算性能和功能模块等方面均取得了重要进展和显著突破，分别是：
1. 底层架构创新。通过分层解耦架构，实现了计算任务的分层式流程优化，各层通过标准化接口交互，避免了传统软件依赖状态跳转以实现复杂算法的冗余设计，显著提升新算法开发效率。软件原生支持多种不同类型计算，无须依赖VTST、VaspSol等第三方库，大幅降低了部署复杂度。
图1 Hylanemos的分层式程序框架设计
2. 计算性能领先。Hylanemos充分发挥Julia语言的优势特性，在48/96个原子的LiCoO2体系测试中展现出优于VASP和QE的计算速度，在300个原子的较大体系计算中仍保持卓越的性能表现，验证了软件的高效并行计算能力。此外，自主开发的超软赝势（Eacomp PP）将传统USPP在锂电池正极材料计算中的截断能从24 Ha降至18 Ha，在保持精度的同时减少了30%的计算量。
图2 Hylanemos的性能对比测试
3. 精度与功能双轮驱动。经与VASP、QE等主流软件进行跨平台对比验证，Hylanemos在能带结构、声子谱、迁移能垒等常用性质上展现出了与主流软件相当的精度表现。Hylanemos在多种功能的持续研发与精度保证上展现出显著优势，通过算法创新与模块扩展，软件将持续提升功能覆盖范围与计算稳定性和精度。
图3 Hylanemos在多种性质上展现出了可靠的高精度表现
Hylanemos作为国产DFT计算软件的创新代表，将继续肩负“顺时代之势、应国家之需、答产业之盼”的使命担当，围绕技术深化、开放共享、生态共建、产业赋能四大方向持续突破，构建具有全球竞争力的计算材料学生态系统，努力成为连接学术界与产业界的“数字桥梁”，推动我国从“实验试错主导”向“计算驱动创新”转型，促进未来产业“人工智能+”的协同联动，在全球新材料革命中树立“中国方案”，为“双碳”目标下的能源技术突破、高端制造升级提供核心算法支撑。
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