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“高性能科学计算的基础算法与可计算建模”重大研究计划2015年度项目指南
来源:国家自然科学基金委员会 作者: 发布时间:2015/9/9 9:48  点击数:933 次 
       本重大研究计划以实际需求为牵引,从基础研究入手,加强科学计算领域的重要基础科学问题研究,设计高效基础算法,建立满足实际精度要求的可计算模型,提高利用计算机解决科学与工程问题的能力,为前沿科学研究和重大需求提供进一步的科学计算支撑,有力地促进科学计算硬件、软件协调发展,促进数学与其他学科的交叉融合,推动科学计算乃至科学技术的跨越发展。

  一、科学目标

  本重大研究计划围绕基础算法与可计算建模这一主线,开展科学计算的共性高效算法、基于机理与数据的可计算建模和问题驱动的高性能计算与算法评价研究,推动我国高性能科学计算的发展,为解决科学前沿和国家需求中的瓶颈问题提供关键的数值模拟技术和方法支撑。

  二、核心科学问题

  (一)数值计算的共性高效算法。

  1.  微分方程高效高精度的格式构造与分析;

  2.  复杂数据处理的快速方法;

  3.  不确定与复杂目标函数的优化方法。

  (二)基于机理与数据的可计算建模。

  1.  典型物理模型的耦合与分析;

  2.  超高维数据的稀疏表达;

  3.  机理与数据的混合建模。

  (三)问题驱动的高性能计算与算法评价。

  1.  多物理过程耦合条件下的数值模拟与算法评价;

  2.  基于数据提取和分析的计算与算法评价;

  3.  模型和数据互补的计算与算法评价。

  三、2015年度重点资助研究方向

  2015年度是本重大研究计划受理项目申请的第5年,根据前期资助布局和整体发展的需要进入集成升华阶段,主要以“集成项目”予以资助。“集成项目”将在前期资助的“培育项目”和“重点支持项目”中,对有突破苗头的研究方向遴选出优秀项目进行整合,为重大研究计划后期的总体集成服务。与下面公布的重点资助方向关系不紧密的项目申请将不予支持。

  本次征集的集成方向:

  (一)高维多层次生物大数据整合与降维。

  结合生物复杂问题的可计算建模、生物大数据降维和特征选择、冷冻电镜生物大分子及病毒三维重构的研究成果,开展基于小样本、高维多层次生物系统特征发现理论与算法的集成,针对生物大分子动态变化和生物过程的复杂性, 研究揭示复杂生命现象的新理论和新算法,并通过实验数据等验证建模与算法的置信度。

  (二)基于动态网络的复杂疾病分析理论和方法。

  针对重大疾病发生发展机制的复杂性, 研究不同分子因子(基因、非编码RNA等)间生物分子动态网络模型, 特别是研究在疾病发生发展过程中的分子生物网络变化规律,发展动态网络标志物的可计算建模理论和高效算法,在动态网络层次解析重大疾病发病机理,揭示复杂生命现象。

  (三)随机动力系统的多尺度理论、算法及应用验证。

  结合材料科学、计算化学、系统生物学诸领域多尺度随机动力学发展的稀有事件及多尺度算法的研究成果,开展对于稀有事件及复杂随机多尺度体系的理论、算法与应用的集成,基于已发展的高效算法,研究流动稳定性和材料的相变行为(如管槽流的稳定性、冰的融化过程所对应的相变行为等),揭示其内在机理,并结合实验数据验证方法的有效性。

  (四)航天器再入全流域超大规模数值模拟的新型算法及其高效实现研究。

  针对航天器再入的复杂动力学过程,发展全流域(稀薄、过渡与连续介质区)可计算建模方法和新型统一快速算法,并在国产100PF高性能计算机上开展算法高效实现研究。利用国产100PF计算机开展航天器再入的大规模数值模拟,为航天器再入提供高置信度的参数,验证算法研究成果。

  (五)面向国产100PF计算机的高效基础算法库研究。

  发展和集成若干高性能科学计算新型基础算法,针对国产100PF高性能计算机体系结构特点,开展算法的高效实现研究,形成适用于国产100PF机的高效基础算法库。利用该算法库,开展1-2个实际问题(如生命科学、惯性约束聚变、气候变化、飞机设计、油气勘探等)求解的大规模科学计算与数值模拟,验证算法库的高效性。

  四、2015年度资助计划

  本重大研究计划2015年度计划资助“直接费用”约2000万元,集成项目的直接费用平均资助强度为250万元/项,资助期限为3年,申请书中研究期限应填写“2016年1月1日-2018年12月31日”。资助项目数和资助经费将根据申请情况和项目布局的实际需要而定。申请人只填写“直接费用”预算,“间接费用”及总经费由系统自动生成。

  五、申报要求及注意事项

  (一)申请条件。

  本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件:

  1. 具有承担基础研究课题的经历;

  2. 具有高级专业技术职务(职称)。

  正在博士后流动站或者工作站内从事研究、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的科学技术人员均不得申请。

  (二)限项规定。

  申请或参与申请本次重大研究计划集成项目不限项。

  (三)申请注意事项。

  1.本重大研究计划申请书报送日期为2015年10月8日至10日16时。

  2.本重大研究计划项目申请书采用在线方式撰写。对申请人具体要求如下:

  (1)申请人在填报申请书前,应当认真阅读本项目指南和《2015年度国家自然科学基金项目指南》中申请须知的相关内容,不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。

  (2)本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题,将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合,成为一个项目集群。根据项目指南公布的拟资助研究方向,申请人可自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。

  (3)申请人登录科学基金网络信息系统(以下简称ISIS系统,没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户),按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。

  (4)申请书中的资助类别选择“重大研究计划”,亚类说明选择“集成项目”,附注说明选择“高性能科学计算的基础算法与可计算建模”,根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。

  集成项目的依托单位与合作研究单位数合计不超过5个;集成项目的参与者必须是重大研究计划的实际贡献者,主要参与者不超过9人。

  (5)申请人应当按照重大研究计划申请书的撰写提纲撰写申请书,应突出有限目标和重点突破,明确对实现研究计划总体目标和解决核心科学问题的贡献。

  如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的国家其他科技计划项目,应当在报告正文的“研究基础”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

  (6)申请人完成申请书撰写后,在线提交电子申请书及附件材料,下载打印最终PDF版本申请书,向依托单位提交签字后的纸质申请书原件。

  (7)申请人应当保证纸质申请书与电子版内容一致。

  3.依托单位应当对本单位申请人所提交申请材料的真实性和完整性进行审核,并在规定时间内将申请材料报送国家自然科学基金委员会。具体要求如下:

  (1)应在规定的项目申请截止日期(2015年10月10日16时)前提交本单位电子申请书及附件材料,并统一报送经单位签字盖章后的纸质申请书原件(一式一份)及要求报送的纸质附件材料。

  (2)提交电子申请材料时,应当通过ISIS系统逐项确认。

  (3)报送纸质申请材料时,还应当包括本单位公函和申请项目清单,材料不完整不予接收。

  (4)可将纸质申请材料直接送达或者邮寄至国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组。采用邮寄方式的,请在项目申请截止时间前(以发信邮戳日期为准)以快递方式邮寄,并在信封左下角注明“重大研究计划项目申请材料”。请勿使用邮政包裹,以免延误申请。

  4.申请书由国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组负责接收,数理科学部负责受理及后续工作。

  通讯地址:北京市海淀区双清路83号国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组(行政楼101房间)

  邮  编:100085

  联系电话:010-62328591

  (四)其他注意事项。

  1.为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成,获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定,项目执行过程中须关注与本计划其他项目之间的相互支撑关系。

  2.为加强项目的学术交流,促进项目群的形成和多学科交叉与集成,本重大研究计划每年将举办一次资助项目的年度学术交流会,不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。

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