美国ANTON生物专用超算对中国严格禁用，全球范围内仅其能完成百万原子级体系微秒级分子动力学模拟——直到国产“天穹”专用超算的出现。思朗科技自主研发的“天穹”以“算法级全局优化计算”为核心策略，在专用芯片、系统架构与计算软件层面实现全栈突破，生物MD计算效率达3-5微秒/天，正在打破国外垄断，为中国AI4S产业发展筑牢算力底座。

在生物领域，对于大体系和长时间尺度的分子动力学（MD）仿真模拟具有突出的科学意义。真实的生命功能往往由多个生物大分子构成的复合物来承载，构建通常需要达到上百万个原子量级，模拟时间尺度需达到微秒乃至毫秒级别。美国ANTON系列生物专用超算能够实现比通用超算快数个数量级的模拟速度，ANTON2计算效率可达10微秒/天，是全球范围内唯一实现百万原子级体系模拟超过1万微秒的技术平台，将MD模拟推入“毫秒时代”。在全球新冠疫情暴发初期，美国计算化学家便借助ANTON2对COVID-19病毒主要蛋白酶实现了100微秒的分子动力学模拟，为理解病毒侵染分子机制、加快设计靶向药物提供了重要信息。但ANTON对全球其他国家科学家严格禁用，中国的科学家和产业界无法使用这类强大工具。

基于“天穹”超级计算机，国内首次完成了超过10000微秒的同类模拟，计算效率达3-5微秒/天。除“天穹”外，国内外其他单位目前尚难以完成超过1微秒的该类大体系计算任务。“天穹”标志着中国在专用超算领域实现了从“跟跑”到“并跑”的关键跨越，为生物医药、新材料等领域的科学计算提供了自主可控的算力底座。

“天穹”采用“算法级全局优化计算”这一革命性计算范式，其核心思想是将算法的整体数据流特征系统地映射到硬件架构与软件执行流程上，实现计算资源的最优配置和性能的极致提升。该范式强调从算法全局视角出发，通过深度分析算法的计算特征、数据访问模式和并行性需求，对硬件架构和软件实现进行协同设计和优化。
在硬件层面，“天穹”采用动态可重构特性、多粒度和离散并行存储结构、层次化互连网络等创新技术，硬件能够灵活高效地针对各类算法实时调整计算模式，动态适配算法的数据访问特征。在软件层面，结合硬件特性构建专用软件栈，对算法特征进行拆解和分析，深度优化数学库和算子库，确保软件在复杂场景下稳定、高效运行。

专用芯片层面，“天穹”构建可重构的紧密交织网络架构，实现运算单元全动态互联与灵活资源调配；重点优化双精度浮点运算单元的性能与能效比，针对科学计算中超大规模稠密/稀疏矩阵运算与累加操作进行硬件级加速；设计新型高速离散并行存储单元（2.5维存储），实现将数据按行、列、离散等方式灵活高效并行存储和访问；研发定制化核间互联总线（三维片上总线），实现低延迟、高吞吐通信传输。
专用系统架构层面，“天穹”开发专门的自主通信协议和基于3D环形网络（3D Torus）拓扑结构的组网架构，实现芯片间点对点的高速互联，确保纳秒级延迟通信，有效满足超大规模体系模拟中的全局同步需求。
专用计算软件层面，“天穹”开发覆盖量子、原子、介观与宏观多尺度的科学计算软件体系，支持多种编程语言和接口，支持并行计算和分布式计算，充分利用计算资源，提升计算效率，形成“平台-算法-软件”深度耦合的专用计算生态。

思朗科技基于“天穹”打造天穹新药引擎（sDDE），以3D科学计算机为基座，创新性实现蛋白位点发现、药物结合构象预测、亲和力评估、分子胶理性设计与优化全链条流程。在位点发现模型上实现对传统位点、隐蔽位点、变构位点的高精度识别，在亲和力评估模型上精准量化分子与蛋白位点的结合强度，在分子胶理性设计与优化模型上实现精准设计并筛选全新分子胶。sDDE支持分子胶全流程设计与优化需求，能够在1-2周内针对不同的靶蛋白完成分子胶的快速发现。
基于“天穹”新药引擎，思朗科技已形成融合“科学计算+AI”的小分子药物、分子胶药物、抗体药物、中药现代化、病毒机制研究等多个产业方向。针对JAK2-V617F突变蛋白以及TYK2、STAT6、PTP1B等多个新靶点，探索开发了全新的变构抑制剂；在分子胶领域，针对新兴靶点VAV1计算开发的一款临床候选化合物（PCC）初步显示出良好的生物学活性和安全性。

思朗科技联合长江（孝感）3D科学计算中心、上海科学智能研究院，基于“天穹”打造电解液AI数据平台，对不低于10000组电解液体系进行长时间大尺度的分子动力学模拟，其中单体系模拟时间至少25ns，模拟尺寸达到10万原子级别，确保模拟计算数据结果具备统计稳定性与物理可靠性。针对模拟轨迹提取密度、黏度、扩散系数、电导率、介电常数、结合能等关键物理化学性质，构建多模态检索、元数据管理、数据资产管理功能，形成便捷的对外服务接口。利用高质量电解液数据集训练机器学习模型，建立从分子结构到宏观性能的精准定量构效关系模型，实现接近实时预测新分子或新配方的性能。

“天穹”专用超算的全栈自研突破，标志着中国在专用超算领域打破美国ANTON的长期垄断，为生物医药、新材料等战略领域的科学计算提供了自主可控的算力底座。其核心价值不仅在于技术指标的突破，更在于为中国AI4S产业发展提供了可规模化部署的专用算力基础设施，支撑端到端高质量数据集的规模化生成，从根本上破解数据短缺瓶颈。
在国际科技竞争日趋激烈的背景下，构建自主可控的科学计算与AI4S生态已成为实现大国科技自立自强的战略必争方向。“天穹”的技术路径证明，通过“算法级全局优化计算”的差异化策略，中国企业能够在专用计算领域实现跨越式发展，为全球科技竞争贡献中国方案。