化學(xué)工程的基本挑戰(zhàn)之一是從確立化學(xué)產(chǎn)品特性的分子結(jié)構(gòu)，到生產(chǎn)這些化學(xué)產(chǎn)品的反應(yīng)器或設(shè)備間存在巨大的差異。這個(gè)差異是從10-10m 和 10-15s到101m 和 103s的數(shù)量級(jí)的差異，有時(shí)甚至更大。

物理模型和數(shù)學(xué)模型的協(xié)同設(shè)計(jì)，以及計(jì)算機(jī)軟件和硬件的設(shè)計(jì)，已經(jīng)能讓要求嚴(yán)格的分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬在三個(gè)維度的微米級(jí)達(dá)到真正petaflops級(jí)的持續(xù)性能表現(xiàn)。例如，使用1728顆GPU的Mole- 8.5系統(tǒng)，能在每天0.77納秒的速度下模擬由300萬(wàn)個(gè)原子或自由基水溶液組成的一個(gè)完整的流感病毒粒子H1N1。

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