近日，CANN 开源社区首个面向垂直行业的 Material Chemical Engineering SIG（材料化学工程特别兴趣小组，简称 MCE SIG）正式发布两款科学计算算子 ——LJForceFused 分子动力学算子与耗散粒子动力学（DPD）算子。两款算子分别面向微观原子尺度与介观流体尺度，标志着该 SIG 初步完成多尺度计算布局，为流程工业领域提供了专业开源算子基础设施。

目前两款算子已覆盖催化剂设计、电池材料研发、聚合物加工、油田化学、涂料油墨（884030）等领域。以材料设计场景为例，LJForceFused 算子将部分计算任务的耗时从数小时缩短至分钟级；DPD 算子为高分子注塑成型、驱油剂配方优化等介观尺度问题提供了模拟方案。

产学研联合共建

MCE SIG 由 CANN 社区联合中石油（北京）数智研究院、中国科学院大连化学物理研究所、厦门大学等机构共同发起。该 SIG 致力于打通通用算力基础设施与工业实际应用之间的衔接环节，聚焦计算仿真与预测优化两大场景。

双算子覆盖不同尺度需求

LJForceFused 算子面向分子动力学模拟中的 Lennard-Jones 力场计算。该算子采用融合计算范式，将距离计算、势能计算、力向量计算合并为单次执行，在测试环境下将片上内存访问频次从 16 次降至 2 次。在 256 原子规模测试中，该算子实现约 206 倍加速，力向量最大相对误差为 0.21%，能量相对误差为 0.16%。该算子已在实际材料设计场景中得到应用验证。

DPD 算子面向耗散粒子动力学模拟，适用于高分子熔体、胶体自组装等介观尺度流体行为研究。该算子通过单次邻居遍历完成保守力、耗散力、随机力的融合计算，采用 Shardlow 分裂算法保证能量守恒，并支持多组分体系负载均衡。在 10 万粒子规模测试中，该算子实现约 100 倍加速。

技术实现特点

两款算子均基于 Ascend C 开发，针对昇腾 NPU 架构进行优化：采用片上内存缓存策略降低内存访问频次；通过融合计算、截断距离优化、牛顿第三定律复用等技术降低计算复杂度；采用 FP32 精度与能量守恒验证，满足科学计算可复现性要求。

开源与后续规划

MCE SIG 算子遵循 Apache 2.0 协议开源，开发者可通过 GitCode 获取源码及技术文档。该 SIG 计划后续围绕计算流体力学、反应工程优化等方向扩展算子库。