无处不在的「计算」| 诺奖揭晓，见证尖端发现

2025年诺贝尔自然科学奖已于近日相继揭晓。

2025年诺贝尔物理学奖授予美国科学家约翰·克拉克、米歇尔·德沃雷特及约翰·马丁尼斯，以表彰他们发现了电路中的宏观量子力学隧穿效应和能量量子化，为超导量子计算奠定了重要基础。

2025年诺贝尔化学奖授予日本科学家北川进、澳大利亚科学家理查德·罗布森、美国科学家奥马尔·M·亚吉，以表彰他们开发了金属有机框架MOF，这种多孔材料在气体存储、分离等领域潜力巨大。

这些曾高度依靠科学家直觉和反复试验的诺奖级研究，往往伴随着海量的计算模拟和数据分析需求。超级计算的出现如同为探索未知装上了强大引擎，它不仅为整个科研进程提供了核心驱动力，更极大地加速了从假设到发现的转化。如今，无处不在的「计算」已成为这些尖端发现背后不可或缺的基石。

金属有机框架MOF（Metal–Organic Framework）是一种由金属离子与有机分子连接形成的多孔材料，其内部具有规则的空腔结构，能够高效吸附和储存特定气体分子。MOF研究核心在于以“分子积木”的方式，通过合理设计和筛选实现材料功能的定向调控。正如建筑师设计具备不同功能的大厦，化学家可通过调整MOF的组成和结构，定制出能够捕获二氧化碳、储存氢气或从空气中提取水分的功能材料。

由诺贝尔奖委员会官网发起的相关投票

在这一研究过程中，通常需要借助计算模拟来预测数以万计不同MOF的性能，例如二氧化碳的吸附能力与储氢密度等。传统方式上，寻找合适的“分子积木”组合往往依赖大量实验尝试；如今，科研人员可运用分子模拟和高通量计算，在计算机上预测不同MOF结构的性能，从而显著缩小试验范围，加速材料筛选，大幅缩短研发周期。

超算互联网可为这类新材料研究提供有效支持。平台应用商城已预置VASP、CP2K、Quantum ESPRESSO、Gaussian等核心材料计算软件及VASPKIT等专业前后处理工具在内的上千款软件及源码，结合强大的算力资源，可实现一键启用，助力高效研发，以应对能源与环境领域的挑战。

此次获得生理学或医学奖的三位科学家发现，免疫系统中存在一类被称为“和平警察”的调节性T细胞（Treg），它们能够阻止免疫系统错误攻击自身组织。这一发现不仅揭示了自身免疫疾病的发病机制，也为癌症治疗和器官移植等领域提供了新的研究思路。

T细胞如何发现病毒图解

然而，对调节性T细胞功能及开发相关新型细胞疗法所涉及的高维、高通量数据分析任务，面临着巨大的复杂性挑战。随着单细胞测序等技术的进步，单次实验即可产生海量基因表达数据。超级计算与智能计算的引入，正是为了突破此类数据密集型和计算密集型研究的瓶颈。例如去年荣获诺贝尔化学奖的蛋白质结构预测模型AlphaFold2，其成果就极大依赖于强大算力的支撑。同样，在深入解析调节性T细胞的过程中，依托高性能并行计算，即能够高效处理这些海量数据，并快速挖掘其中隐藏的高价值规律。

今年诺贝尔物理学奖涉及的“量子隧穿”现象，是指粒子能够穿越经典物理学视角下不可逾越的能量势垒。该现象在微观世界已被广泛验证，而在宏观尺度上的观测尚属首次，具有里程碑意义，亦为后续超导量子计算的建设奠定了坚实基础。超导量子计算研究作为当前物理学研究的前沿方向，其发展高度依赖精确的理论建模与大规模实验模拟。

量子隧穿图解