供稿、供图：yl6809永利官网 编辑：段凯龙

2023年04月19日下午，由yl6809永利官网研究生院主办，yl6809永利官网承办的北理工“21世纪学科前沿”系列讲座在生态楼118会议室举行。应yl6809永利官网张秀辉教授的邀请，深圳湾实验室高级工程师张鋆做了题为“Qbics：新一代多尺度计算化学与生物学软件”的精彩学术报告。四十余名师生参加了讲座并进行学术交流。

张鋆博士首先讲述了开发具有完整自主知识产权的计算软件的重要性，随后介绍了其项目组基于现代量子力学、分子动力学、机器学习等学科，开发的新一代化学和生物学多尺度模拟软件：Qbics。该软件的底层代码，包括密度泛函理论(DFT)、分子力学(CHARMM力场)和QM/MM三大类Hamiltonian的能量和梯度计算引擎，均可以进行几何优化、构象搜索、分子动力学模拟和增强采样计算。

基于这些底层代码，张鋆博士的研究实现了多个自主原创的理论化学方法，部分包括：(1) TSO-DFT理论(TSO = target state optimization)，这是一种新的计算分子任意激发态和透热态的方法，在双激发、内层电子激发和电荷转移激发等困难体系上的表现远超含时密度泛函理论(TDDFT)；(2) PHO (project hybrid orbital)，一种可以处理含有任意数目跨界共价键的QM/MM方法，可以在不增加或者不删减任何原子的情况下，合理地处理边界电子结构，从而大大提高生命科学多尺度模拟的能力；(3) MetaRMSD-NVT反应动力学方法，利用专门开发的增强采样算法可以在QM和QM/MM级别进行充分的有机分子构象采样和化学反应物种采样；(4) 神经网络驱动的半经验方法，通过神经网络方法针对特定体系训练半经验参数，可以大大提升量子化学模拟的精度、速度和应用范围。

这些原创方法不仅证明了Qbics可以充分作为计算方法的开发平台，更可以为模拟复杂的化学生物学过程提供独特、强大的支持。

报告结束后，与会师生积极互动，提出了许多与报告内容密切相关的问题，张鋆博士认真倾听每一个问题，并进行了细致的解答，交流气氛非常热烈，与会师生收获颇丰。

报告人简介：

张鋆博士，高级工程师，2015年在德国科隆大学获得博士学位，之后分别在美国伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校和美国太平洋西北国家实验室从事博士后研究。2017年在美国获得了第一届分子科学软件奖学金，2020年获得了Wiley计算机化学杰出博士后奖。长期从事理论化学的方法开发及其软件的高效实现。其研究领域涉及量子化学、全局优化与结构预测等。目前已发表论文三十余篇，论文总引用次数超过1600次。张鋆博士开发的用于团簇结构预测的ABCluster软件和用于分子积分高效计算的库libreta，均已得到广泛应用或已集成到知名的计算化学程序中。目前，张鋆博士正在深圳湾实验室领导开发具有完整自主知识产权的化学和生物学多尺度模拟软件Qbics，现在已进入公开测试阶段。

（审核：陶军）