商业计划-【量子计算】合肥瀚海量子-基于量子力学的第一性原理材料模拟计算软件开发与应用.pdf

《商业计划-【量子计算】合肥瀚海量子-基于量子力学的第一性原理材料模拟计算软件开发与应用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《商业计划-【量子计算】合肥瀚海量子-基于量子力学的第一性原理材料模拟计算软件开发与应用.pdf（24页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、合肥瀚海量子科技有限公司报 告 人：报告时间：2021.8.10基于量子力学的第一性原理材料模拟计算软件开发与应用项目背景介绍为什么需要国产计算软件计算软件理论科学家的科研设备科研独立的底线意识，打破国外垄断计算化学将迎来变革性机遇基于国产超算平台的软件优化建立计算化学软件开发人才梯队科学软件重大仪器理论科学家实验科学家一、科学计算软件的重要性科学计算软件即为理论科学家视角中的“重大仪器”科学计算软件即为理论科学家视角中的“重大仪器” 化工产业在我国GDP中占比23.5% 理性设计的缺乏导致低效率的“试错”研发模式 将化学大国的科研成果凝练成为理论成就，需要以计算软件为载体 人工智能算法的引入

2、能大幅提高理论计算的效率项目背景介绍GAUSSIAN的价格：美国本土学术机构，2500美元，每增加一个机器加1000美元。中国学术机构，4330美元，每增加一个机器加2850美元。印度学术机构，3475美元，每增加一个机器加1400美元。其他国家学术机构，2875美元，每增加一个机器加1150美元。以VASP为例计算费用：售价4000欧元（3年内免费更新），用户数约1万，中国大陆用户约占25%（以发表文章数占比计算），我国购买软件的费用约2500万元人民币/年。 第一性原理计算需求量逐年增加 国外计算软件价格高昂 基金委每年需要花费大量经费用于购买计算软件基金委每年资助的经费：近5年来，理论化

3、学方向的国家自然科学基金资助数目约120160项/年，总经费约800012000万元/年。其中相当一部分要用于购买国外计算软件。二、科学计算软件的广泛需求2014201520162017201804080120160200Amount of NSFCYear 开发时间早，多开发于上世纪70到90年代 开源软件的早期开发由政府资助，其他的多是商业软件 现今主流软件全部是国外软件项目背景介绍三、主流量子化学计算软件美国国家实验室与中科院超算中软件运行统计项目背景介绍截止18年1月1日，被列入限制实体名单的中国大陆实体统计：机构类型数量国家实验室3高校5国有企业8个人18科研机构19民营企业36限制

4、实体名单的影响：以美国GAUSSIAN软件公司为例，由于美国实体限制名单，我国西北工业大学、北京航空航天大学等学术单位和众多企业购买GAUSSIAN 09系列产品均需要获得美国政府授权，GAUSSIAN公司在其官方网站公开指出由于难以获得授权，无法为中国众多单位提供更多服务，类似的案例更是不计其数。国产软件功能与特性BDF相对论量子化学计算，整体效率不如ADFXMVB基于价键理论LSQC大体系分子结构计算，依赖GAUSSIAN、MolproXYG3双杂化密度泛函计算，依赖GAUSSIAN、NWChem、Q-CHEMMOMAP分析发光效率预测，依赖GAUSSIAN、Turbomole 国产软件功

5、能受限，且“寄生”于国外计算软件包 国外的出口管控随时可以形成技术封锁四、预防从创新的理论源头被“卡脖子”20171990 19901950 19501920 Hartree-Fock Dirac Equation Schrodinger Equation RPMD Spin Flipped Method PCM Model QM/MM GAUSSIAN、VASP、 PPP & CNDO Method DFT Method Hckel MethodEquation计算机超算大数据人工智能量子算法现状国外商业软件已经发展了30年国内计算化学领域起步晚，在计算软件方面落后于国外大数据和AI技术愈发

6、成熟，国内有充足的技术积累，计算软件即将迎来变革优势化学大国的大数据积累充足的理论人才储备比肩国际的理论发展机遇国外计算软件处于变革期后发优势，国产软件能够直接结合大数据和AI技术，利用新时代新技术的红利，实现弯道超车人才储备，培养一批计算软件领域的人才，实现国产软件可持续发展项目背景介绍五、自主计算软件的挑战与机遇产品介绍一、如何破局？自主开发计算软件！为了扭转我国第一性原理计算软件的被”卡脖子”的局面，实现我国国产计算软件的自主可控，中国科学技术大学杨金龙院士课题组、合肥微尺度国家实验中心胡伟研究组团队，潜心十余年，开发出一系列基于第一性原理高性能计算软件。01KSSOLV是一套采用 MA

7、TLAB 语言编写、基于密度泛函理论的第一性原理计算软件工具集，支持GPU加速。适用场景：高等教育教学；科学研究；量子力学科普产 品 特 色 ： 领 域 内 稀 有 的 支 持Windows系统和类Unix系统的计算软件，且性能优越，性价比高，可以打造量子领域科普软件。KSSOLV03HONPAS是一款线性标度第一性原理电子结构计算软件包。适用场景：物理化学、材料、生物等领域的科学研究；高性能计算产品特色：支持SIESTA 所有计算功能，能够对周期性复杂大体系的基态电子结构实现线性标度高性能并行计算。HONPAS02PWDFT是致力于大体系的高性能第一性原理计算软件。与流行的VASP、Quan

8、tum ESPRESSO具有相同的计算精度, 支持GPU加速。适用场景：物理化学、材料、生物等领域的科学研究；高性能计算产品特色：计算速度非常快，可以在短短几分钟实现几千原子的杂化泛函计算。某些场景下计算速度优于目 前 世 界市 场 占 有率 第一 的VASP。PWDFT产品介绍在固体分子材料领域，可以实现数千原子的大规模计算PWDFT采用先进的本征值求解算法LOBPCG/PPCG、ISDF加速双电子积分算法等技术，结合了MPI/OPENMP等并行工具，形成了高速并行计算模式。可以在数万个CPU核上并行运算，与VASP最多计算几百个原子相比，PWDFT可以实现数千原子的大规模并行计算。与现有技

9、术相比，软件计算精度更高和速度更快基于量子力学密度泛函理论第一性原理，采用平面波基组，通过离散平面波将连续的非线性问题转化为有限维问题，于是在数值求解Kohn-Sham方程时，连续的函数与算符被离散为有限维的向量和矩阵，因此理论模拟的计算速度更快。相比于VASP，在相同规模的原子计算上，PWDFT速度更快，精度更高。软件操作简单，可满足不同用户群体的需求KSSOLV采用了MATLAB语言，语法简单，线性代数功能强大，在实现DFT计算中的算法和公式时，可以极大程度降低开发难度和代码量，解决主流第一性原理计算软件可读性差、操作复杂的问题，从而降低了学习第一性原理软件的门槛，增强学生对量子力学密度泛

10、函理论第一性原理的兴趣。二、产品创新点PWDFT vs VASP计算速度对比计算体系计算体系并行核数并行核数代码语言代码语言计算速度计算速度VASP数百原子数百核Fortran/C+100s-500sPWDFT数千原子CPU8000核，GPU卡上千块C/C+10s以内PWDFT与目前市场占有率第一的VASP相比产品介绍三、世界领先的计算性能PWDFTKSSOLV与Quantum ESPRESSO具有相同的计算精度更大的计算体系：从数百原子到数千原子的飞跃更高的计算精度：基于第一性原理密度泛函理论计算速度更快：相同GPU加速下，比VASP更快的计算速度更强的可扩展性：优秀的并行程序架构，支持CP

11、U、GPU加速计算的准确性更快的计算速度8192 cores更强的可扩展性产品介绍五、量子力学科普教育KSSOLV 轻量化的计算软件包：基于matlab编写，能在windows/IOS系统中运行，操作简单易学。对于小体系，计算速度超快，适合教学演示。科研级的计算结果：与PWDFT底层架构相同，计算结果精度高，可为探索量子物理化学领域提供平台和解决方案。Kssolv 计算图形用户界面计算图形用户界面Material Studio可视化建模可视化建模Matlab 计算结果可视化计算结果可视化输入输出该算例中，整个计算只需要该算例中，整个计算只需要2-3分钟！分钟！常规第一性原理计算需要具备基本条件

12、（以Vasp为例）：用户需要使用Fortran/C+代码操作；计算程序需要在Linux环境下运行，而非Windows系统。在没有CPU/GPU并行加速条件下，一次计算时间单位通常为h/day。产品介绍五、量子力学科普教育KSSOLVKssolv 计算图形用户界面计算图形用户界面Material Studio可视化建模可视化建模Matlab 计算结果可视化计算结果可视化输入输出项目意义：科研人员入门级教学软件：第一性原理软件的开发与学习过程中涵盖了数学、物理、化学、计算机四大基础学科，可深化高校基础学科建设，培养一批交叉学科复合型人才。中学生量子力学科教型软件：打造量子领域科研与教育的科普平台，

13、将量子力学教育从高等教育向普通教育（初、高级中学、职业学校）层面渗透。四、丰富的应用场景产品介绍KSSOLV模拟固体硅拉伸压缩应变下的变化过程KSSOLV模拟水分子的结构优化利用HONPAS模拟计算石墨烯量子点 （4000原子）室温磁性和尺寸效应利用HONPAS模拟计算周期的三角石墨烯量子点扩展体系（2000原子）研发团队已发表与软件相关论文27篇，按照JCR分区，一区论文10篇，二区论文10篇，三区论文4篇。影响因子在5以上论文9篇。微电子科技生物医药新能源科技量子力学科教航天航空新材料化工材料公司介绍第一性原理高性能软件材料模拟计算理论与计算化学量子力学科教融合合肥瀚海量子科技有限公司成立

14、于2021年5月25日，是一家致力于提供基于GPU加速第一性原理材料模拟软件、GPU异构计算服务器、高性能计算集群和存储等解决方案的厂商。公司自主研发多款第一性原理高性能软件，能在材料模拟计算、理论与计算化学、计算物理等领域为客户在教学和科研上提供成熟的整体解决方案和个性化定制服务。公司介绍公司目标 为高校理论与计算教学提供项目式和仿真式相结合的新模式 为理论与计算科研人员提供更易入门、更高效的软硬件一体化计算平台 为实验团队提供更快速的理论计算支持 打造量子领域科研与教育的科普平台，推动量子技术普及原中科类脑事业部负责人，有九年计算机硬件销售经验，五年部门管理经验，全面负责公司的经营决策。中

15、国科学技术大学、精密机械及仪器系博士负责公司技术框架总体设计。原中科类脑事业部经理，分管公司人事与市场部门，负责公司日常管理、日常运营工作。中南大学、硕士原中兴通讯软件架构设计师负责产品及项目的售前支持、方案设计、标书制定等。刘刘伟伟总经理总经理公司成员陈陈伟伟综合部综合部孟丽娟孟丽娟技术总监技术总监王王天天副总经理副总经理胡胡伟伟首席科学家首席科学家秦新明秦新明科学家科学家中科院“百人计划”安徽省百人计划中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心研究员博士生导师中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心博士后凌海峰凌海峰市场部市场部有近十年高教市场经验，负责拓展教育&科研方向市场业务

16、，制定市场策略，收集竞品信息。高蕴智高蕴智技术顾问技术顾问中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心博士研究生负责公司项目总体方案制定与实施。卓 越 的 研 发 团 队科 学 的 管 理 团 队陈皖平陈皖平财务部财务部初级会计师，有四年总账会计工作经验，负责公司全盘账务处理，税务筹划、费用预算等。杨杨乐乐技术支持部技术支持部合肥工业大学、本科 主要负责公司硬件产品及项目的售后支持，软件培训，软件升级，硬件的管理与维护。郭郭飞飞公共事务部公共事务部负责政府行业相关的重大项目&资源引入，拓展政府层面的政策支持落地。核心研发成员胡伟首席科学家首席科学家中科院“百人计划”安徽省百人计划中国科学技术

17、大学合肥微尺度物质科学国家研究中心研究员博士生导师致力于发展大规模密度泛函理论计算方法的开发与应用，与数学、物理、计算机理论学家和化学实验学家展开了广泛的合作，包括提出基于密度泛函理论的新理论算法，开发高性能并行计算软件，并应用于多功能材料设计和催化化学等领域。研究方向 大规模密度泛函理论计算方法 复杂密度泛函理论方法（Hartree-Fock, TDDFT, GW/BSE, MP2, RPA等） 密度泛函理论高性能计算软件开发（HONPAS，KSSOLV，PWDFT和DGDFT） 量子计算算法（CCSD，DMRG，Full CI等） 机器学习、深度学习和神经网络的算法与应用 高性能并行计算方

18、法（CPU-MPI/OpenMP，GPU-CUDA/OpenACC等） 数值计算算法（矩阵计算、本征值算法、低秩分解等）秦新明科学家科学家中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心博士后致力于发展和实现低标度第一性原理计算方法和开发高性能计算软件，并应用于新型纳米多功能材料的设计，是国内线性标度电子结构软件 HONPAS 的主要开发者之一，也是 KSSOLV, PWDFT 和 DGDFT 等软件开发的主要参与人。研究方向 第一性原理计算软件的开发（HONPAS，KSSOLV，PWDFT和DGDFT） 低标度计算方法与数值算法 (线性标度方法，低秩分解、稀疏矩阵算法) 高精度电子结构计算方法

19、的发展 （post-Hartree-Fock，GW/BSE等） 高性能并行计算方法（CPU-MPI/OpenMP，GPU-CUDA， DCU-HIP 等） 新型纳米功能材料的设计模拟 （二维异质结、量子点）技术实力视频国内联播快讯_CCTV节目官网-CCTV-1_央视网()视频东方时空_CCTV节目官网_CCTV-1_央视网()习近平总书记在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会、中国科协第十次全国代表大会上的讲话（2021年5月28日），提到了十项战略高技术领域取得的新跨越，其中一项在“神威太湖之光”超级计算机首次实现千万核心并行第一性原理计算模拟即为我们科研团队的成果。胡伟

20、研究员及其科研团队先后受到新闻联播、东方时空专题采访报道，该科研成果受到国家自然科学基金委员会、中国科学报、安徽科技报等新闻媒体报道，论文成果发表于科学通报(Science Bulletin)。新闻及媒体宣传习近平在两院院士大会、中国科协第十次全国代表大会上的讲话（全文）_央广网 ()技术实力团队参加第八届全国并行应用挑战赛（PAC2020)，获得应用赛道金奖团队研发的LR-TDDFT 参加了中科院“先导杯”并行计算应用大奖赛，获得优胜奖团队研发的PWDFT 参加了中科院“先导杯”并行计算应用大奖赛，获得一等奖获奖证书知识产权及资质建设1、正在进行KSSOLV软件著作权的成果转化。2、公司已提

21、交3份以上自主产权相关软著及专利申报。3、正在开展ISO质量管理体系、CMMI软件成熟度体系建设。4、组织高新技术企业、软件企业、新型研发机构等资质申报。盈利模式一体机销售通过将软件产品部署在硬件服务器上进行一体销售软件产品销售对已有服务器的客户提供软件产品的授权使用进行销售技术服务为客户提供代算服务、软件培训、系统运维、软件服务等销售盈利模式终端客户：高校、科研院所、企业销售渠道：主流服务器厂商、超算中心与全国性强渠道深度合作，突破区域化市场瓶颈瀚 海 量 子销售模式和推广策略市场推广：已与第十四届量化会议筹办单位签署参展协议，公司会持续加大在相关的行业展会、行业展览以及相关大赛等平台上的宣

22、传力度。开设相关专业的高校从事相关研究的科研院所从事相关产业的企业经济效益300200032005000800002,0004,0006,0008,00010,00012,00020212022202320242025预计预计销售销售收入（万元）收入（万元）财务现状及市场规划公司于2021年5月份成立，初始资金将主要用于产品研发、重点客户的推广和配套的技术服务，与多家硬件厂商建立合作伙伴机制，目前已与思腾合力签署代理协议，采取先交货延期付款方式，以减少现有资金压力。财务现状及预测2021.7-2021.12：重点推进5-10家科研、高校用户，收集客户需求，完善软件产品。2022.1-2022.

23、12：全面推进产品落地，计划完成50所高校、10所科研院所、15家企业的项目落地，销售额超2000万；对重点客户支持定制化技术支持服务，提升产品适用范围和深度。短期目标不断根据收集的客户需求，完善产品，提升产品适用的广度和深度，对重点客户支持定制化服务，提升支持力度；同时产品向普教市场延伸，打造适合学生学习的APP，简单、易用、直观，打开普教市场。预计每年总销售额超5000万。长期目标合作单位内蒙古超算“青城之光”内蒙古超算“青城之光”合肥先进计算中心合肥先进计算中心无锡超算“神威无锡超算“神威- -太湖之光”太湖之光”底线底线意识意识人才人才建设建设 推动合肥软件产业，加强合肥“中国软件名城”建设 加强合肥作为“量子产业创新高地” 的标志性作用量子量子中心中心公司未来规划 深化高校基础学科建设，培养一批交叉学科复合型人才 推进量子力学在普教层面的科普教育，提升全民学科水平 将计算软件与人工智能技术结合，发挥化学大国大数据优势，优化产业研发模式。 发展适配国产超算并行框架的计算软件体系，反馈促进我国超算的发展。抓住抓住机遇机遇 摆脱计算软件依赖态势，开发出可以替代Vasp、Gaussian等商业软件的通用计算软件。 从创新的理论源头守住防线，预防被“卡脖子”问题谢谢聆听合肥瀚海量子科技有限公司第一性原理计算软件/量子科技助力者