多学科交叉融合的科研时代，分子动力学（MD）模拟已成为化学、生物医药、材料科学等领域不可或缺的工具。然而，传统MD软件长期依赖国外技术，且面对大规模复杂体系模拟时，算力与效率瓶颈日益凸显。在此背景下，北京大学化学与分子工程学院高毅勤教授团队、深圳湾实验室系统与物理生物学研究所杨奕课题组、并行科技，成功完成国产分子动力学模拟引擎SPONGE的云端部署，标志着我国在自主可控的高性能计算与分子模拟领域取得重要突破。

强强联合：技术自主化与算力升级的双重突破

此次合作中，北京大学与深圳湾实验室主导SPONGE核心算法研发，其创新的GPU加速技术及AI驱动的增强采样方法（如元动力学、深度学习潜力集成等），显著提升了模拟精度与速度；并行科技则依托其云端算力平台，为SPONGE提供高性能计算资源支持，使其能够高效处理超大规模分子体系（如蛋白质-配体相互作用、纳米材料表面动力学等场景），同时支持多任务并行计算，大幅降低科研成本与时间。

这一合作通过技术开源与模块化设计（如MindSPONGE与华为MindSpore框架深度结合），为跨学科研究提供了灵活扩展的解决方案。

操作步骤一：并行云桌面登录界面

操作步骤二：点击SPONGE

步骤三：按需在SPONGE作业列表界面进行相关作业操作

步骤四：选择作业规模并提交

用户收益：从科研到产业的全链条赋能

1. 效率跃升：SPONGE的GPU加速技术使模拟速度提升10倍以上，结合云端弹性算力，用户可快速完成传统需数周的计算任务，尤其适用于药物发现、新材料设计等时效性强的领域。

2. 精度与功能扩展：

与国外主流软件（如Amber）精度持平，且支持复杂体系（如生物大分子、特殊材料表面）的定制化模拟，满足前沿研究需求。

3. 成本优化：

云端部署无需本地高性能硬件投入，按需付费模式降低中小团队使用门槛，助力普惠科研。

4. 生态开放：

模块化设计（CudaSPONGE、MindSPONGE、Xponge）支持与深度学习、分子对接工具（如DSDP）无缝集成，推动AI for Science的深度融合。

案例实证：SPONGE的多元应用场景

-生物医药：精准模拟蛋白质构象变化，加速靶向药物筛选；

-材料科学：解析纳米材料表面动力学行为，指导高性能材料开发；

-教育领域：开源特性助力高校教学与科研训练，培养交叉学科人才。

SPONGE与国外主流软件Amber计算精度上无显著差异

SPONGE在生物大分子体系模拟表现良好

SPONGE甚至可以用于一些特殊材料体系表面信息的定制化计算

未来，随着算法与算力的持续迭代，SPONGE有望成为MD模拟领域的重要参与者，推动我国在生物医药、新材料等战略产业的核心竞争力提升。

参考文献

1. Huang Y. P. et al., *Chin. J. Chem.* 2022, DOI:10.1002/cjoc.202100456

2. Xia Y. et al., *J. Open Source Softw.* 2022, DOI:10.21105/joss.04467