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报告题目：DGHF：基于间断伽辽金方法的百万原子千万核心并行杂化泛函计算

报告嘉宾：胡伟，中国科学技术大学 教授

报告时间：2025年9月9日 10:00

报告地点：吉林大学中心校区唐敖庆楼B区521报告厅

主持人：米文慧

报告摘要

　　在密度泛函理论中，杂化泛函由于引入了一定比例占据轨道相关的非局域精确Hartree-Fock交换（HFX），因此能够系统改进局域和半局域交换相关泛函近似的计算精度。然而，精确交换形式上的四阶计算复杂度使杂化泛函计算难以通过高性能并行应用于上万原子的复杂大体系。本工作中，我们提出了一种基于间断伽辽金有限元方法和自适应局域基组（ALB）的精确交换线性标度高性能计算新方法，称为DGHF方法。我们通过利用ALB在实空间的分块局域性和库伦截断方法将HFX的计算复杂度降低到线性标度，使得HFX矩阵具有特定的近三对角块稀疏格式，并进一步采用插值可分密度拟合方法对分块的子矩阵进行计算加速。DGHF线性标度方法同样适合于金属体系的精确交换计算，对于只包含短程HFX的HSE06计算可以产生超高的计算精度。在并行设计上，我们采用了两级MPI并行来分别处理相邻块间的数据通信和块内的积分计算，使得DGHF计算具有极高的并行可扩展性。在新一代神威超级计算机上，DGHF可以在3千万主从核心以上的大规模并行计算下依然保持很高的并行效率，首次实现了包含数百万原子（250万原子锂纳合金）复杂金属体系的杂化泛函电子结构计算。因此，DGHF可以为新一代电子器件的设计模拟提供软件平台，用于模拟更大尺度、更接近真实的高效电子器件。

嘉宾简介

　　胡伟，中国科学技术大学教授、博士生导师。研究领域为理论与计算化学，针对凝聚相复杂体系的电子结构计算和动力学模拟，发展了多种数值算法以降低多中心积分计算的标度和加快自洽场迭代收敛的速度，同时提出了相应的高性能并行计算方法。特别是面向国产超级计算机，开发了四款第一性原理高性能并行计算软件，实现了百万原子千万核心并行第一性原理计算规模。

举办单位：

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物质模拟方法与软件教育部重点实验室