刘歆 中国科学院数学与系统科学研究院

个人简介：

  刘歆，中国科学院数学与系统科学研究院研究员，博士生导师，计算数学与科学工程计算研究所副所长。主要研究方向包括流形优化、分布式优化及其在材料计算、大数据分析和机器学习等领域的应用。刘歆分别于2016年，2021年和2023年获得国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目、杰出青年科学基金项目和科技部重点专项的资助。2024年获得中国工业与应用数学学会萧树铁应用数学奖。现担任MPC, JCM, APJOR等国内外期刊编委，《中国科学·数学》（中英文）青年编委，《计算数学》副主编；中国科学院青年创新促进会理事长；中国工业与应用数学学会秘书长，优化及其应用专委会主任；中国运筹学会常务理事；中国数学会计算数学分会常务理事。

报告题目：

材料相图的集成计算

时间：7月29日13:30-14:30

地点：三楼国际厅

报告简介：

在能源化工、冶金工业与先进材料制备等领域，高质量物性数据是过程优化、材料设计和产业升级的关键基础。当前我国在相关数据资源与计算平台方面仍较大程度依赖NIST、DIPPR、DECHEMA、FactSage、Thermo-Calc等国外商业数据库和软件；与此同时，已报道的热力学实验数据相对于元素周期表所定义的庞大物质空间覆盖率不足1%，难以支撑广泛材料体系的精准预测与设计。因此，构建具有自主知识产权的高质量物性数据库与普适计算模型，是保障国家战略性产业链、供应链安全亟需突破的关键问题。

基于Gibbs自由能最小化的相图自动计算与相平衡边界识别，是实现物性数据高质量生成的重要途径。然而，该问题涉及在不同压力、温度和组分条件下，通过Gibbs自由能最小化确定体系的相态；单次Gibbs自由能最小化计算又依赖高通量晶体结构弛豫与精确第一性原理电子结构计算，形成跨尺度、多层级的复杂计算链条。现有方法多通过固定部分变量或引入启发式近似降低复杂度，难以系统覆盖多组分、多物理条件参数形成的高维空间。此外，相平衡边界识别可归结为高维函数凸包构造及非光滑边界搜索问题，涉及计算几何中的凸多面体理论、半空间交集计算、对偶理论、高维拓扑分析等重要基础问题。

本报告将介绍我们围绕材料相图集成计算开展的初步探索，包括第一性原理电子结构计算、晶体结构弛豫的高通量计算及相平衡边界自动识别等方面的进展。