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北大自主创新SPONGE软件性能超越国际主流GPU方案

作者：絕刀狂花 | 点击: | 来源：絕刀狂花

0608
2025

近日，在北京大学鲲鹏昇腾科教创新卓越中心提供的算力支持下，由北京大学化学与分子工程学院副研究员杨立江领衔的“分子模拟程序SPONGE在鲲鹏平台的适配与性能优化”项目取得关键进展。依托鲲鹏处理器的强大计算能力，研究团队成功完成了SPONGE分子动力学软件的并行化重构，在性能表现和并行效率上实现显著突破，性能超越国际主流GPU方案，标志着我国在分子动力学模拟软件自主研发方面迈入新阶段。SPONGE作为广泛应用于生物医药与材料科学领域的核心计算工具，其优化成果主要体现在两大方面。其一，在并行效率方面，...

近日，在北京大学鲲鹏昇腾科教创新卓越中心提供的算力支持下，由北京大学化学与分子工程学院副研究员杨立江领衔的“分子模拟程序sponge在鲲鹏平台的适配与性能优化”项目取得关键进展。依托鲲鹏处理器的强大计算能力，研究团队成功完成了sponge分子动力学软件的并行化重构，在性能表现和并行效率上实现显著突破，性能超越国际主流gpu方案，标志着我国在分子动力学模拟软件自主研发方面迈入新阶段。

SPONGE作为广泛应用于生物医药与材料科学领域的核心计算工具，其优化成果主要体现在两大方面。其一，在并行效率方面，研究

团队充分发挥鲲鹏处理器多核高并发的架构优势，设计了高效的区域分解并行算法，并结合鲲鹏KML数学库对软件中的关键数学运算进行深度优化，显著提升了计算密集型任务的执行效率，使程序在多核环境下的并行效率达到80%以上。

其二，在模型性能方面，借助鲲鹏处理器内置的矩阵加速能力，团队进一步提升了分子模型的推理速度。通过毕昇编译器生成高度优化的机器码，强化了核心算子的运行效率，对SPONGE现有的深度分子模型进行了系统性调优，整体运行速度实现明显提升。优化后的SPONGE在单颗鲲鹏处理器上的性能表现达到国际主流GPU的102%，展现出强劲的计算竞争力。

凭借上述技术优势，SPONGE软件将逐步向高校、科研机构等单位开放服务，助力物理学、化学、生命科学及材料学等领域的前沿探索。目前，优化版本已成功应用于北京昌平实验室主导的生物大分子相互作用模拟项目，为生命科学研究提供了高效、精准的计算支持。

这一科研成果不仅为跨学科研究提供了坚实的技术底座，也充分体现了国产自主算力在高端科学计算中的巨大潜力。现阶段，相关代码已通过第三方平台部分开源，有望加速在行业内的推广应用。未来，北京大学鲲鹏昇腾科教创新卓越中心将继续深化产学研协同创新，推动更多前沿科研成果在国产计算平台上落地转化，为我国计算产业的自主可控发展注入持续动能。

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