近期，北京大学深圳研究生院新材料学院郑家新副教授课题组与深圳屹艮科技合作，基于高性能Julia语言，成功研发出具有完全自主知识产权的DFT计算软件Hylanemos。该研究实现了从算法到代码的全面自主可控，彻底摆脱对国外软件的依赖，为新材料、新能源等关键领域的底层创新构筑安全屏障。作为首款达到工程应用级的国产DFT软件，Hylanemos的突破不仅在于技术工具的替代，更标志着我国在计算材料学领域从“跟跑模仿”到“自主创新”的历史性跨越，对推动产业高质量发展、培育新质生产力、实现新型工业化具有重要意义。相关研究成果以“Hylanemos: an integrated solution for materials simulations based on Kohn-Sham DFT”为题，发表于中国科学院一区top期刊Science China Technological Sciences。

密度泛函理论（DFT）计算软件是材料科学、化学、物理等领域的核心工具，其意义在于通过理论模拟揭示材料的电子结构、能量状态和物理化学性质，避免大量试错实验，提高研发效率，缩短新材料研发周期。然而，我国在该领域长期依赖VASP、Quantum Espresso（QE）等国外软件，面临技术封锁风险、高昂授权费用及复杂操作门槛等多重制约，严重掣肘本土科研创新与产业安全。

研究团队开发的Hylanemos计算软件在底层架构、计算性能和功能模块等方面均取得了重要进展和显著突破，分别是：

底层架构创新。通过分层解耦架构，实现了计算任务的分层式流程优化，各层通过标准化接口交互，避免了传统软件依赖状态跳转以实现复杂算法的冗余设计，显著提升新算法开发效率。软件原生支持多种不同类型计算，无须依赖VTST、VaspSol等第三方库，大幅降低了部署复杂度。

Hylanemos的分层式程序框架设计

计算性能领先。Hylanemos充分发挥Julia语言的优势特性，在48/96个原子的LiCoO2体系测试中展现出优于VASP和QE的计算速度，在300个原子的较大体系计算中仍保持卓越的性能表现，验证了软件的高效并行计算能力。此外，自主开发的超软赝势（Eacomp PP）将传统USPP在锂电池正极材料计算中的截断能从24Ha降至18Ha，在保持精度的同时减少了30%的计算量。

Hylanemos的性能对比测试

精度与功能双轮驱动。经与VASP、QE等主流软件进行跨平台对比验证，Hylanemos在能带结构、声子谱、迁移能垒等常用性质上展现出了与主流软件相当的精度表现。Hylanemos在多种功能的持续研发与精度保证上展现出显著优势，通过算法创新与模块扩展，软件将持续提升功能覆盖范围与计算稳定性和精度。

Hylanemos在多种性质上展现出了可靠的高精度表现

Hylanemos作为国产DFT计算软件的创新代表，将继续肩负“顺时代之势、应国家之需、答产业之盼”的使命担当，围绕技术深化、开放共享、生态共建、产业赋能四大方向持续突破，构建具有全球竞争力的计算材料学生态系统，努力成为连接学术界与产业界的“数字桥梁”，推动我国从“实验试错主导”向“计算驱动创新”转型，促进未来产业“人工智能+”的协同联动，在全球新材料革命中树立“中国方案”，为“双碳”目标下的能源技术突破、高端制造升级提供核心算法支撑。

郑家新及深圳屹艮科技核心算法工程师揭鉴澍、许明为本文的通讯作者，揭鉴澍为本文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金数学天元重点专项和北大深研院-屹艮科技电池材料仿真联合实验室的支持。