高亮 研究員
報(bào)告題目：超級計(jì)算在天文學(xué)基本應(yīng)用
報(bào)告摘要：超級計(jì)算在當(dāng)今理論天文學(xué)研究中是一個不可或缺的工具。我將綜述超級計(jì)算在星系和宇宙學(xué)研究中的主要應(yīng)用情況，另外我還介紹一下基于自主研發(fā)的基于Intel Phi平臺的宇宙學(xué)模擬軟件的進(jìn)展。

黃牛 研究員

報(bào)告題目：高性能計(jì)算化學(xué)模擬在生物大分子結(jié)構(gòu)和功能研究中的應(yīng)用
報(bào)告摘要：近年來，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展以及計(jì)算化學(xué)理論和方法的完善，在合理的時(shí)間尺度和空間尺度上對重要的生物大分子體系進(jìn)行計(jì)算模擬具備了一定的可行性。我們可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果闡明已知實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出合理的假說，從而進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，最終在原子/電子層次揭示生物大分子結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系。我們將簡要介紹本實(shí)驗(yàn)室近一年來在高性能計(jì)算化學(xué)模擬方面的應(yīng)用實(shí)例。其中包括利用量子化學(xué)方法研究DNA片段上碲原子修飾對其導(dǎo)電性能的影響，我們發(fā)現(xiàn)不同類型的修飾會很大程度上改變DNA的內(nèi)在導(dǎo)電屬性，從具有一定的半導(dǎo)體特性變?yōu)榫哂懈鼜?qiáng)的金屬屬性，我們這方面的研究可能會對解釋DNA的部分生物學(xué)功能以及設(shè)計(jì)新型的納米導(dǎo)電材料有所幫助。另外一項(xiàng)工作是基于一類新型的七碳糖糖基轉(zhuǎn)移酶（TibC）與底物（TibA）的十六聚體的冷凍電鏡重構(gòu)模型，對TibC識別底物的結(jié)合機(jī)制以及催化過程中的構(gòu)象變化進(jìn)行了大規(guī)模的分子動力學(xué)模擬，推測了TibC對底物高效催化的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

李國輝 研究員
報(bào)告題目：高精度、高效率膜蛋白分子動力學(xué)模擬新方法
報(bào)告摘要：膜蛋白是細(xì)胞中一大類重要分子體系，可以行使信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、物質(zhì)輸運(yùn)和生物酶催化功能，也是當(dāng)今最大一類生物醫(yī)藥研發(fā)的靶標(biāo)，但目前還沒有能夠用于細(xì)胞膜磷脂及其組分膽固醇等分子體系理論計(jì)算研究的高精度全原子可極化分子力場。本文建立了上述細(xì)胞膜體系的高精度全原子可極化AMOEBA分子力場，與最新的計(jì)算機(jī)ＧＰＵ硬件加速技術(shù)緊密結(jié)合，充分利用增強(qiáng)型采樣方法Metadynamics, 實(shí)現(xiàn)了可以真正實(shí)際應(yīng)用的高精度膜蛋白生物體系的分子動力學(xué)模擬新方法，水溶液中經(jīng)典測試?yán)右约澳さ鞍纂x子輸運(yùn)計(jì)算表明這個方法在精度和速度上都具有很大優(yōu)勢，將在復(fù)雜膜蛋白生物體系的理論計(jì)算研究中發(fā)揮作用。

李雋 教授
報(bào)告題目：Applications of High-Performance Computation in Catalysis Science
報(bào)告摘要：
Catalysis science is essential for biological transformation, chemical industries, atmospheric processes, environment, 
energy, and human health. In recent years, nano-catalysis becomes a key frontier in heterogeneous catalysis due to
rapid development of nano-sized materials. Despite significant efforts in syntheses and characterization of catalysts,
fundamental understanding of the catalytic mechanisms is still elusive.  High-performance computation plays a central
role in elucidating the reactivities and mechanisms of various catalytic processes. Based on recent ab initio molecular 
dynamics (AIMD) simulations we have revealed the microscopic mechanisms of a series of catalytic reactions involving
single-atom catalysis (SAC), dynamic single-atom catalysis (DSAC), and singly dispersed bimetallic sites (SBMS).
In this talk, we will provide an overview of the computational studies relevant to these topics using density functional 
theory (DFT).

牛北方 研究員
報(bào)告題目：泛癌癥基因組學(xué)在精準(zhǔn)檢測和治療的應(yīng)用
報(bào)告摘要：泛癌癥（Pan-Cancer）基因組研究針對多種類型腫瘤的多個基因組進(jìn)行計(jì)算分析，利用大樣本的統(tǒng)計(jì)效力來尋找跨越不同癌組織界限的癌突變共同特征，并可能獲得關(guān)于引起癌癥的一些共同信號通路的新認(rèn)識，發(fā)現(xiàn)以前利用單個癌癥類型未能發(fā)現(xiàn)的藥物靶點(diǎn)，從而讓癌癥患者得到更為匹配的個體精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)檢測與治療, 提高癌癥患者的生存率，為腫瘤防治的突破帶來新的機(jī)遇。當(dāng)前各高發(fā)癌癥的基因組變異數(shù)據(jù)已有很大程度的積累,如，美國人類癌癥基因組圖譜研究計(jì)劃（The Cancer Genome Atlas，TCGA）及國際癌癥基因組聯(lián)盟（International Cancer Genome Consortium，ICGC）等，先期的泛癌研究工作也已經(jīng)取得了部分成果，證實(shí)了泛癌基因組研究的重要意義，如，對7651個樣本的基因組數(shù)據(jù)綜合分析發(fā)現(xiàn)CUX1的功能丟失性突變，并通過小鼠和果蠅的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥C實(shí)CUX1作為抑癌基因的功能等。演講主要介紹我們在泛癌基因組學(xué)中的幾個研究項(xiàng)目和取得的研究成果，如：TCGA 127個泛癌顯著突變基因的計(jì)算識別，微衛(wèi)星不穩(wěn)定性探測及泛癌子類型等工作，并討論這些研究成果在癌癥精準(zhǔn)檢測和靶向治療方面的應(yīng)用。 

裴端卿 研究員
報(bào)告題目：
報(bào)告摘要：

斯白露 研究員
報(bào)告題目：計(jì)算與互聯(lián)：智能產(chǎn)生的基礎(chǔ) 
報(bào)告摘要：動物的大腦是自然界最復(fù)雜的系統(tǒng)之一。神經(jīng)細(xì)胞是大腦的基本計(jì)算單元，能產(chǎn)生復(fù)雜的電脈沖信號。神經(jīng)細(xì)胞通過突觸互相連接，組織成高度有序的神經(jīng)環(huán)路。神經(jīng)細(xì)胞整合外界或者網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的信號，產(chǎn)生復(fù)雜的集群放電編碼。神經(jīng)編碼與物體識別和分類、環(huán)境地圖的記憶、以及決策等認(rèn)知過程密切相關(guān)。因此理解大腦的神經(jīng)編碼是理解智能產(chǎn)生、演化的基本途徑。 
神經(jīng)細(xì)胞的單次放電過程只持續(xù)幾毫秒。而動物的決策、導(dǎo)航等認(rèn)知功能則可以持續(xù)很長的時(shí)間。大腦的學(xué)習(xí)和記憶機(jī)制使動物能在多個時(shí)間尺度內(nèi)產(chǎn)生復(fù)雜的行為。沒有記憶，動物無法存儲感知信息中有用的特征，從而不能擴(kuò)充知識、提高智力和技能。記憶機(jī)制使動物超越應(yīng)激反射的行為模式，能在長時(shí)間內(nèi)尺度內(nèi)集成信息，提高識別和決策的性能，并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生推理、語言、意識等更高級的認(rèn)知能力。與感知相比，記憶的形成和提取需要建立腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的回饋連接。 
在這個報(bào)告中，我將圍繞空間記憶的形成機(jī)制，介紹神經(jīng)細(xì)胞的計(jì)算模式、連接的學(xué)習(xí)機(jī)制的關(guān)鍵作用，并討論高性能計(jì)算在腦科學(xué)研究中的工具性地位。

孫功星 研究員
報(bào)告題目：高能物理計(jì)算現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
報(bào)告摘要：

王玨 副研究員
報(bào)告題目：材料微觀結(jié)構(gòu)演化大規(guī)模分子動力學(xué)軟件
報(bào)告摘要：材料在輻照效應(yīng)下性能的變化，是通過微觀尺度下原子的擴(kuò)散、運(yùn)動導(dǎo)致微觀損傷如空位、位錯的形成與發(fā)展，逐漸使材料性能劣化，最終導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)或功能的失效。宏觀尺度的材料輻照損傷涉及從原子尺度到宏觀尺度的9個數(shù)量級的跨越，以及皮秒量級原子鍵斷裂過程到幾十年工程結(jié)構(gòu)失效和破壞的跨時(shí)間尺度的非線性過程。這一演化和發(fā)展過程在實(shí)驗(yàn)很難觀測和發(fā)現(xiàn)。因此，目前為止，材料工作者對材料輻照損傷過程中內(nèi)部微觀過程和演化機(jī)理尚缺乏深入的了解，導(dǎo)致原子尺度的材料設(shè)計(jì)和研發(fā)缺乏理論的指導(dǎo)和科學(xué)的基礎(chǔ)。高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使人們從微觀層次深入理解材料成為可能，對揭示材料失效的微觀演化過程、材料宏觀性能與微觀過程的定量關(guān)系做出了重要貢獻(xiàn)，成為當(dāng)今國際材料界的重要研究領(lǐng)域。分子動力學(xué)模擬作為原子尺度模擬的經(jīng)典計(jì)算方法，在材料微觀結(jié)構(gòu)演化規(guī)律研究中處于重要地位。
我們針對金屬材料中的單晶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新的面向大規(guī)模分子動力學(xué)模擬的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一款分子動力學(xué)模擬軟件Single-Crystal MD。利用單晶結(jié)構(gòu)中原子規(guī)則排列的特點(diǎn)，Single-Crystal MD數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中數(shù)組位置可直接體現(xiàn)原子間的空間排列關(guān)系，與傳統(tǒng)分子動力學(xué)模擬軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比可以減少平均每原子的內(nèi)存使用，因此在同樣內(nèi)存的機(jī)器上能進(jìn)行更大規(guī)模的分子動力學(xué)模擬。與目前主流的材料計(jì)算大規(guī)模分子動力學(xué)開源軟件IMD、LAMMPS相比，在針對單晶金屬材料模擬時(shí)Single-Crystal MD可以顯著提高模擬規(guī)模。

王征 研究員
報(bào)告題目：宏觀尺度神經(jīng)調(diào)控的矩陣計(jì)算在精神類疾病研究中的應(yīng)用
報(bào)告摘要：近幾年來，機(jī)器學(xué)習(xí)在人工智能、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，也越來越多地應(yīng)用于解決生物醫(yī)學(xué)問題。與此同時(shí)，磁共振成像技術(shù)已經(jīng)在臨床與基礎(chǔ)研究中廣泛應(yīng)用于獲取蘊(yùn)含大腦結(jié)構(gòu)與功能信息的聯(lián)接圖譜（毫米尺度）。使用機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法不僅可以辨別正常人和病人大腦圖譜中內(nèi)在的、帶有判別信息的生物標(biāo)記，也可以分析臨床精神類藥物和安慰劑對大腦活動干預(yù)的差別性生物標(biāo)記。我們實(shí)驗(yàn)室近期的工作集中發(fā)展利用腦圖譜中內(nèi)在隱含的結(jié)構(gòu)化信息，提出了一種最小化結(jié)構(gòu)正則損失函數(shù)的方式，使得機(jī)器學(xué)習(xí)算法在求解過程中更加自動傾向于定位出具有特定結(jié)構(gòu)的判別信息，同時(shí)過濾與生物噪音等相關(guān)的孤立特征。在此基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步運(yùn)用矩陣反卷積等運(yùn)算來模擬臨床神經(jīng)調(diào)控技術(shù)對大腦功能的調(diào)節(jié)作用，期望對臨床精神類疾病的診斷與治療提供更深入的影像學(xué)指導(dǎo)證據(jù)。

魏孝義 研究員
報(bào)告題目：理論計(jì)算在天然產(chǎn)物手性光學(xué)特性分析中的應(yīng)用
報(bào)告摘要：絕對構(gòu)型的歸屬是天然產(chǎn)物研究中最具挑戰(zhàn)性的工作之一。隨著計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步和理論模型的完善，量子化學(xué)計(jì)算在天然產(chǎn)物絕對構(gòu)型歸屬中的應(yīng)用愈來愈普遍。本報(bào)告簡要介紹理論計(jì)算在天然產(chǎn)物各種手性光學(xué)特性（OR、ECD、VCD）分析中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；重點(diǎn)以溶桿菌大環(huán)內(nèi)酰胺代謝產(chǎn)物（Polycyclic Tetramate Macrolactams）為實(shí)例介紹ECD/TDDFT計(jì)算在復(fù)雜天然產(chǎn)物絕對構(gòu)型歸屬中的作用及應(yīng)用策略和方法。

楊金龍 教授
報(bào)告題目：自旋電子學(xué)材料的計(jì)算機(jī)模擬與設(shè)計(jì)
報(bào)告摘要：自旋電子學(xué)基于電子自旋進(jìn)行信息的傳遞、處理與存儲，具有目前傳統(tǒng)半導(dǎo)體電子器件無法比擬的優(yōu)勢，例如運(yùn)行速度更快，集成度更高，耗能更低，因而成為近年來人們研究的熱點(diǎn)。然而，自旋電子學(xué)應(yīng)用面臨著三大挑戰(zhàn)：自旋的產(chǎn)生和注入，自旋的長程輸運(yùn)，以及自旋的調(diào)控和探測。這些問題的解決將主要依賴于設(shè)計(jì)具有特定性質(zhì)的自旋電子學(xué)材料，包括磁性半導(dǎo)體材料，半金屬材料等。另一方面，借助計(jì)算機(jī)模擬對現(xiàn)有材料或假想材料的性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，基于預(yù)測的性質(zhì)對材料進(jìn)行初步篩選，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，將極大地提高材料設(shè)計(jì)的效率。在本報(bào)告中，我們著眼于通過計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)具有特殊功能的新型自旋電子學(xué)材料，以及尋找在室溫環(huán)境下可用的自旋電子學(xué)材料，為自旋電子學(xué)器件的合成和應(yīng)用鋪平道路。

楊立英 研究員
報(bào)告題目：中國基礎(chǔ)研究國際競爭力定量分析方法研究
報(bào)告摘要：中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心近期發(fā)布了《中國基礎(chǔ)研究國際競爭力藍(lán)皮書2015》，報(bào)告擬從研究思路、研究特點(diǎn)和研究結(jié)論三個方面介紹《藍(lán)皮書》。作為世界科學(xué)舞臺上迅速崛起的新興力量，中國已連續(xù)多年保持第2大SCI論文國家（僅次于美國）的世界位次。但是，產(chǎn)出大國還不等于科學(xué)強(qiáng)國。客觀認(rèn)識和正確評估中國基礎(chǔ)研究的水平，探究中國在世界科學(xué)舞臺上的競爭力表現(xiàn)，是提升中國科研競爭力水平的前提。《藍(lán)皮書》研究團(tuán)隊(duì)在對比科技新興國家與科技強(qiáng)國科研競爭力特征差異的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展和豐富了基于科研產(chǎn)出視角下的競爭力內(nèi)涵，提出了和設(shè)計(jì)了引領(lǐng)指數(shù)、結(jié)構(gòu)均衡指數(shù)、卓越指數(shù)、合作中心指數(shù)等一系列客觀描述中國基礎(chǔ)研究競爭力特征的定量分析指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)了影響中國科研競爭力提升的若干瓶頸問題，并結(jié)合中國科研環(huán)境背景提出了針對性建議和解決方案。

于坤千 研究員
報(bào)告題目：高性能計(jì)算在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用：趨勢和挑戰(zhàn)
報(bào)告摘要：分子動力學(xué)（Molecular Dynamics，MD）模擬作為一種探究生物大分子原子水平上動態(tài)行為的方法，被廣泛應(yīng)用到生物體系的研究中。隨著分子動力學(xué)模擬軟件和與之相關(guān)硬件的發(fā)展，人們能在原子水平上對更多的生物大分子的構(gòu)象動態(tài)變化以及生物大分子與配體小分子的相互作用進(jìn)行模擬和觀測，這為研究藥物靶點(diǎn)的結(jié)構(gòu)與功能及其與藥物分子的相互作用提供了有效工具。在理解疾病相關(guān)靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)（Computer-aided Drug Design，CADD）為基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)提供了有效手段，在藥物設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用。本論文圍繞A型流感病毒相關(guān)靶點(diǎn)蛋白，利用分子動力學(xué)模擬對其結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行研究并利用計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)理論與方法，對相關(guān)靶點(diǎn)進(jìn)行藥物篩選和設(shè)計(jì)。
 M2通道是A型流感病毒上的跨膜通道蛋白，具有傳遞質(zhì)子的功能，在病毒的復(fù)制、出芽等過程中發(fā)揮著重要作用。作為抗流感病毒藥物金剛烷胺的作用靶標(biāo)，M2通道上的殘基突變導(dǎo)致藥物對病毒失去抑制活性。為了研究M2通道的結(jié)構(gòu)與功能，我們采用分子動力學(xué)模擬和量子力學(xué)/分子力學(xué)（QM/MM）計(jì)算等方法對野生型M2和最常見的藥物耐受性突變株S31N與藥物金剛烷胺的相互作用進(jìn)行了研究。通過模擬發(fā)現(xiàn)金剛烷胺在野生型和耐受性突變株S31N的通道中結(jié)合在不同的位置上。模擬結(jié)果顯示金剛烷胺可以調(diào)控M2通道水鏈的形成，卻不能阻止水鏈在突變體S31N中形成，而這可能是突變體發(fā)生耐藥的原因。模擬獲得的藥物在不同突變體中結(jié)合情況的差異可為針對耐藥性突變株的藥物設(shè)計(jì)提供新的思路和線索?？沽鞲胁《舅幬锏牧硪粋€重要靶標(biāo)是神經(jīng)氨酸酶（Neuraminidase, NA），它主要對病毒子代從宿主細(xì)胞的分離過程起作用。神經(jīng)氨酸酶N2作為NA中的一種亞型，對人類造成巨大危害。通過X-射線晶體衍射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)N2神經(jīng)氨酸酶的150環(huán)在藥物達(dá)菲的作用下會發(fā)生構(gòu)象變化，形成一個半開狀態(tài)的150口袋。通過分子動力學(xué)模擬，進(jìn)一步揭示了在一定條件下達(dá)菲誘導(dǎo)神經(jīng)氨酸酶N2的這一構(gòu)象變化的機(jī)理。這個開放的150口袋給新的神經(jīng)氨酸酶抑制劑設(shè)計(jì)提供了新的思路。模擬結(jié)果還顯示不同藥物會導(dǎo)致神經(jīng)氨酸酶產(chǎn)生差異構(gòu)象，這也為不同藥物的耐受性提供了一定的理論依據(jù)。
    G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）與多種疾病相關(guān)，約有40%的現(xiàn)代藥物是以這類受體為靶點(diǎn)的。胰高血糖素受體是B型G蛋白偶聯(lián)受體家族的成員之一，在肥胖、糖耐量受損和2型糖尿病的發(fā)病機(jī)制中扮演重要角色。兩年前，由王明偉研究員和Raymond Stevens教授率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)攜手解析的胰高血糖素受體跨膜區(qū)三維結(jié)構(gòu)被譽(yù)為是G蛋白偶聯(lián)受體研究領(lǐng)域的標(biāo)志性成果。然而胰高血糖素受體等B類GPCR的全長結(jié)構(gòu)尚未被解析，這就限制了對這類受體構(gòu)象變化與功能關(guān)系的認(rèn)識。因此，蔣華良研究員和王明偉研究員帶領(lǐng)上海藥物研究所的多名科學(xué)家對全長胰高血糖素受體進(jìn)行了分子動力學(xué)模擬研究和功能性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)該受體存在開放態(tài)和關(guān)閉態(tài)兩種構(gòu)象：當(dāng)有配體結(jié)合時(shí)，其胞外區(qū)與跨膜區(qū)相對獨(dú)立，處于開放態(tài)；在無配體存在時(shí)，空載受體的胞外區(qū)則倒向跨膜區(qū)，與后者的胞外環(huán)相互作用，受體處于關(guān)閉態(tài)，說明胰高血糖素是以一種構(gòu)象選擇性的方式與其受體結(jié)合的。這項(xiàng)研究基于全長胰高血糖素受體的分子動力學(xué)模擬，提出了該受體胞外段與跨膜區(qū)的動態(tài)變化模式，通過配體結(jié)合和功能性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種動態(tài)過程，并結(jié)合電子顯微鏡、氫氘交換、二硫鍵交聯(lián)和質(zhì)譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)了該受體存在“開放”和“關(guān)閉”兩種分子構(gòu)象，從而為其本身以及其他B型G蛋白偶聯(lián)受體的全長結(jié)構(gòu)解析、功能研究和藥物發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

俞永強(qiáng) 研究員
報(bào)告題目：面向IPCC第六次評估報(bào)告（AR6）的氣候變化模擬試驗(yàn)
報(bào)告摘要：政府間氣候變化專門委員會（IPCC）將于2018年前后發(fā)布第六次氣候變化科學(xué)評估報(bào)告，國際耦合模式工作組（WGCM）也已正式公布第六次國際耦合模式比較計(jì)劃（CMIP6)的數(shù)值試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。與以往歷次模式比較計(jì)劃有所不同，CMIP6將分為DECK試驗(yàn)和MIPS試驗(yàn)兩部分，前者是最基本的入門試驗(yàn)，所有模式組必須完成，用以考察模式的基本性能；后者則是針對不同科學(xué)問題的專門比較子計(jì)劃，例如古氣候模擬比較試驗(yàn)、云輻射反饋、高分辨率模擬比較試驗(yàn)等，各個模式組可以根據(jù)自己的研究側(cè)重點(diǎn)自由選擇。針對上述CMIP6模式比較計(jì)劃，中國科學(xué)院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在參與CMIP5的耦合氣候系統(tǒng)模式FGOLAS2的基礎(chǔ)上，對分量模式進(jìn)行了大量改進(jìn)，發(fā)展了新版本的地球系統(tǒng)模式FGOALS3。模式的主要改進(jìn)包括，提高模式水平分辨率，海洋模式水平分辨率最高到10公里; 改進(jìn)模式的動力框架，在海洋模式引進(jìn)三極坐標(biāo)框架，在大氣模式中引進(jìn)求面立方體剖分框架；改進(jìn)模式中的次網(wǎng)格參數(shù)化過程。

曾曉東 研究員
報(bào)告題目：全球植被動力學(xué)模式研制及相關(guān)生態(tài)理論與計(jì)算建模研究
報(bào)告摘要：地球系統(tǒng)模式（ESM）是目前研究全球變化的主要數(shù)值模擬工具。作為ESM的重要分系統(tǒng)模式之一，全球植被動力學(xué)模式（DGVM）主要用于模擬陸地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和演變及其對氣候系統(tǒng)的反饋?zhàn)饔谩GVM考慮植物／土壤生物地球化學(xué)過程、植物個體生長發(fā)育過程、群體結(jié)構(gòu)演變過程、環(huán)境擾動、以及生物－氣候適應(yīng)與演變等，涉及了跨越多個時(shí)間和空間尺度的物理、化學(xué)、生理生態(tài)學(xué)等過程。目前，DGVM可大致再現(xiàn)主要自然植被類型（如森林、草原、灌木、荒漠等）的全球分布格局，刻畫氣候與植被分布的映射關(guān)系。DGVM已被廣泛應(yīng)用于全球氣候與生態(tài)環(huán)境演變的模擬評估，但各模式間對未來生態(tài)演變預(yù)測預(yù)估的差異／不確定性還很大。
生態(tài)學(xué)理論指出，生態(tài)系統(tǒng)存在不同尺度的各種自組織（非均勻）層次結(jié)構(gòu)，如與局部氣候／環(huán)境差異對應(yīng)的生態(tài)群落結(jié)構(gòu)、由個體間光及水分競爭產(chǎn)生的林內(nèi)冠層結(jié)構(gòu)及植被斑塊等。這些層次結(jié)構(gòu)對于生態(tài)系統(tǒng)的演變甚至大規(guī)模突變有重要影響。因此，需要發(fā)展適合于描述生態(tài)系統(tǒng)演變的物理模型及計(jì)算方法；并由現(xiàn)有的基于平均場理論的確定性模型，發(fā)展成為具有層次結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)動力學(xué)模型。

曾雉 研究員
報(bào)告題目：IM3D：復(fù)雜結(jié)構(gòu)離子束輻照Monte Carlo解決方案
報(bào)告摘要：復(fù)雜體系離子束注入、聚焦離子束技術(shù)和納米結(jié)構(gòu)高抗輻照材料等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對開發(fā)通用、高效的離子束輻照模擬軟件提出了新的需求和挑戰(zhàn)?；陔x子與固體相互作用的物理基礎(chǔ)和高效的數(shù)值算法，我們自主開發(fā)了復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)材料離子束輻照的三維Monte Carlo（MC）并行開源程序（IM3D），用以快速計(jì)算初級輻照缺陷在任意幾何結(jié)構(gòu)、任意組分材料內(nèi)的三維空間分布。IM3D程序基于C語言編寫，模塊化設(shè)計(jì)，在精確物理模型的引入，復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展和高效算法的實(shí)現(xiàn)等方面都有所突破。主要引入標(biāo)準(zhǔn)的SRIM數(shù)據(jù)庫來描述離子能量損失等物理過程；發(fā)展實(shí)體結(jié)構(gòu)幾何法（CSG）和有限元三角形網(wǎng)格法（FETM）來構(gòu)建任意復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)體系并引入光線追蹤和空間分割算法來加速粒子運(yùn)動軌跡與復(fù)雜結(jié)構(gòu)的求交過程；利用快速數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)來高效抽樣散射角和SRIM阻止本領(lǐng)數(shù)據(jù)庫并引入MPI并行架構(gòu)進(jìn)一步提升計(jì)算效率。IM3D在保持與國際著名同類軟件SRIM相同精度的同時(shí)，極大地拓寬了離子束輻照MC程序的普適性和計(jì)算效率：其單機(jī)效率至少比SRIM高2-3個數(shù)量級，并且引入了80％以上的并行效率；對于SRIM幾天內(nèi)才能完成的任務(wù)，IM3D可在秒到分鐘的時(shí)間內(nèi)完成。此外，MPI并行基于離子數(shù)目分割的主從模式實(shí)現(xiàn)，不同進(jìn)程間具有非常好的獨(dú)立性，在保持高計(jì)算效率的同時(shí)，原則上對CPU核的數(shù)目沒有限制。因此，IM3D在目前國際上已知同類軟件中通用性最好、效率最高，將成為復(fù)雜材料體系中離子注入和輻照損傷模擬的標(biāo)準(zhǔn)軟件之一，并將極大地促進(jìn)半導(dǎo)體摻雜、復(fù)雜核材料初級損傷以及高性能計(jì)算等領(lǐng)域的快速發(fā)展。

張賀 副研究員
報(bào)告題目：中科院地球系統(tǒng)模式CAS-ESM簡介
報(bào)告摘要：進(jìn)入21世紀(jì)，氣候和生態(tài)環(huán)境變化及相關(guān)災(zāi)害已經(jīng)成為當(dāng)前全球性重大科學(xué)問題。解決這類多尺度（全球、區(qū)域、局地）、多圈層（大氣圈、水圈、巖土圈、生物圈）的復(fù)雜科學(xué)問題，越來越依仗發(fā)展完善的數(shù)值模擬手段，地球系統(tǒng)模擬不但大大深化了我們對地球系統(tǒng)演變規(guī)律的認(rèn)識，還使得對未來演變的科學(xué)預(yù)測成為可能。因此，多尺度地球系統(tǒng)模式的先進(jìn)性不僅是衡量一個國家地球科學(xué)研究綜合水平的重要指標(biāo)，也是國家應(yīng)對全球變化、防災(zāi)減災(zāi)、環(huán)境治理、掌握國際外交的主動權(quán)等不可或缺的科學(xué)支撐。
地球系統(tǒng)模式是地球系統(tǒng)科學(xué)研究最復(fù)雜和最具綜合性的數(shù)值模擬工具，總體說來，地球系統(tǒng)模式是基于地球各圈層中的物理、化學(xué)和生物過程，以及它們之間的物質(zhì)和能量交換規(guī)律而建立起來的數(shù)學(xué)模型。中國科學(xué)院地球系統(tǒng)模式CAS-ESM的研發(fā)自2007年開始起步，2015年初版基本定型?？傮w說來，CAS-ESM主要包括8個子系統(tǒng)模式：大氣環(huán)流模式，陸表水文過程模式，大洋環(huán)流模式，海冰模式，植被動力學(xué)模式，氣溶膠和大氣化學(xué)模式，海洋生物地球化學(xué)模式，陸表生物地球化學(xué)模式。其中，除海冰模式采用NCAR的CICE4外，其余子模式均為我國自主研發(fā)。以上個分系統(tǒng)模式通過耦合器CPL7相互或全部耦合起來。耦合器CPL7十分靈活，可實(shí)現(xiàn)任意兩個或多個子系統(tǒng)模式的耦合。
CAS-ESM目前已實(shí)現(xiàn)了各分量模式的離線運(yùn)行以及大氣-陸面-海洋和海冰模式的全耦合運(yùn)行，本文對100年的全耦合模擬結(jié)果進(jìn)行了評估，初步的分析表明CAS-ESM對全球基本氣候態(tài)有較好的模擬能力。 

趙地 副研究員
報(bào)告題目：基于MRI圖像大數(shù)據(jù)分析的老年退行性疾病早期預(yù)警及標(biāo)示物的研究
報(bào)告摘要：隨著社會的發(fā)展，人口老齡化變成一個日益嚴(yán)重的社會問題，老年退行性疾病的發(fā)病率逐年增加。老年退行性疾病的早期診斷是有效治療的關(guān)鍵因素之一。核磁共振成像MRI是老年退行性疾病診斷的常規(guī)方法。然而，因?yàn)槔夏晖诵行约膊≡\斷的復(fù)雜性，基于單個患者的MRI圖像進(jìn)行老年退行性疾病的早期診斷具有相當(dāng)?shù)碾y度。老年退行性疾病的病例數(shù)目的增加，以及核磁共振成像MRI的廣泛應(yīng)用，醫(yī)院積累了大量的老年退行性疾病的數(shù)據(jù)，形成MRI圖像大數(shù)據(jù)集。在本研究中，我們開發(fā)出深度學(xué)習(xí)的診斷決策支持的方法，通過對老年退行性疾病的MRI圖像大數(shù)據(jù)集的分析，能夠?qū)夏晖诵行约膊〉淖龀鲈缙陬A(yù)警。計(jì)算實(shí)驗(yàn)（Computational experiments）表明，基于MRI圖像大數(shù)據(jù)分析的老年退行性疾病的早期預(yù)警的精度遠(yuǎn)高于基于單個患者的MRI圖像的診斷的精度。臨床實(shí)驗(yàn)（Clinical experiments）表明，基于MRI圖像大數(shù)據(jù)分析的老年退行性疾病的決策支持能夠?yàn)樯窠?jīng)科醫(yī)生的臨床診斷提供強(qiáng)力的支持。