第六届先进光源中子源科学数据与软件研讨会

随着人工智能技术的发展，材料科学已迈入“数据+AI”的第四范式。建立面向AI的国家级材料数据基础设施意义重大。同步辐射作为基础研究设施，是重要的数据来源，能够批量产生大量有价值的材料数据，其数据利用价值尤为突出。新范式下，数据使用转向高度定制化的“数据集”。因此，数据基础设施的核心并非静态汇聚，而是打造高维度、动态更新的标准化“全息数据源”，完整涵盖材料合成、表征与性能环节，从而按需源源不断地组合出高质量的 AI-ready...

上海光源作为先进的表征平台，在解析物质微观结构、动态行为及极端条件下物性方面具有不可替代的作用。面对实验数据量激增与用户对智能化实验日益增长的需求，上海光源正在系统推进大科学装置AI4S建设，旨在通过数据服务能力提上与人工智能技术应用革新大科学装置的运行与科学发现模式。本报告将介绍上海光源在智能设施架构与数据治理体系等方面的整体布局与实践进展。
在智能设施架构方面，通过整合数据中心高性能集群与光束线边缘服务节点，上海光源已形成支持在线预处理与动态算力调度的“边云协同”智能算力底座。基于智能算力底座进一步研发自主可控的数据快速处理框架，深度集成于晶体学与成像线站数据处理流水线，大幅加速了数据处理效率。在数据治理体系方面，研制了覆盖上海光源用户实验全流程的大数据管理平台，统一元数据标准，实现从课题申请、实验执行到数据分析与共享的全生命周期管理。
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同步辐射光源实验产生的海量成像数据，给 I/O 与存储系统带来了巨大压力。现有压缩方案难以兼顾光源场景下对高吞吐、高保真及多算法灵活集成的需求。为此，我们研制了面向光源数据流的压缩工具包 PhotonZip。PhotonZip 从三个维度实现统一支撑：支持 CPU/GPU 异构环境的统一部署；覆盖无损与有损压缩的统一策略；集成传统与 AI 压缩方法的统一软件框架。在无损压缩模式下，PhotonZip 显著提升了压缩与解压缩速度，并大幅提高了数据 I/O 性能。通过提供 Python API 与 HDF5 Filter 等标准化接口，PhotonZip 构建了涵盖在线缩减、存储传输与后分析处理的完整工具链，为同步辐射光源场景下的数据压缩提供高性能、可扩展的软件解决方案。

先进光源类大科学装置（包括第四代同步辐射光源与X射线自由电子激光等）具有高亮度、低发射度、高相干性等优异性能，能够支撑高通量、多模态、超快频率、原位及动态加载等前沿实验方法。随着此类装置的建成与运行，科学数据的总量与产出速率相比传统光源装置提升了3至4个数量级，年数据通量急剧增长，对数据管理提出全新挑战。
为应对先进光源科学数据管理的重大需求，高能所计算中心数据团队自主研发了科学数据管理软件框架DOMAS。该框架核心功能模块包括：元数据访问接口可视化自动生成工具、数据传输模块、元数据提取与处理模块以及数据服务网站。目前，DOMAS已在多个大科学装置成功部署与应用，涵盖高能同步辐射光源（HEPS）、上海硬X射线自由电子激光装置、中国散裂中子源（CSNS）等，并拓展应用于空间粒子天体物理实验领域。
自2025年底，高能同步辐射光源（HEPS）已完成项目验收并投入试运行。DOMAS为H...

硬X射线自由电子激光装置（SHINE）进入密集的线站安装联调阶段，实验数据不仅仅是采集落盘问题，而是贯穿实验提案、在线采集、事件构建、数据迁移、离线索引与长期保存的一整套流程。我们围绕SHINE实验数据管理软件系统（基于DOMAS构建），按装置科学数据管理策略，与线站数据采集（DAQ）、离线事件构建（Event Builder）协同，在SES...

中国高能同步辐射光源（HEPS）已于 2025 年底完成设施建设，截止目前已经完成了多轮调光测试与数据采集。根据测试情况，来自不同领域的上层应用呈现出跨平台分析、数据访问不可中断、短时高速数据产生等特征。这对数据存储系统的兼容性、可用性以及聚合读写性能提出了挑战。我们在“热-温-冷”三层存储架构的基础上，通过拓展各个组件的能力来满足应用需求。例如采用TCP & RoCE并行网络架构、双活共享存储、部署HA软件等

随着中国散裂中子源（CSNS）合作谱仪的开放运行及CSNS-II谱仪的建设，其数据量预计超2PB/年，且作为用户类装置，其数据来源广、涉及学科多、计算复杂度高。为了整合这些数据资源，实现数据从采集->传输->存储->分析->共享->知识发现的全生命周期的管理，CSNS基于Lustre和EOSCTA建设分级存储系统，并为支撑未来光源与中子源数据的融合分析及跨装置共享使用，将数据管理平台由ICAT向DOMAS数据管理与编排框架演进。本文首先介绍CSNS的数据存储现状，在存储体系方面，CSNS采用分级存储架构，满足数据全生命周期的差异化需求。中心存储基于分布式文件系统Lustre，实现实验数据及分析数据的存储；后端归档层基于EOSCTA和CTS，通过策略驱动机制，保障海量数据的长期、低成本与安全保存。然后介绍了数据管理系统DOMAS的设计和在CSNS中的实现，完成从数据产生、重建、规约到用...

本报告围绕以储能材料为主的局域结构数据库（Local Structural Database, LSD）的初步建设工作，介绍近期基于现有超胞结构数据开展的数据整理、结构归档与数据库框架构建进展。针对已有CIF结构文件和能量排序结果，建立材料体系、计算任务、原始CIF、超胞构型及库仑能量排序之间的对应关系，完成低能、随机和高能三类构型数据的统一提取与汇总，形成可用于检索和统计分析的结构-能量索引表。在此基础上，初步搭建以MongoDB为核心的数据库框架，实现材料、任务、构型、能量及文件路径等基础元数据的入库管理，并形成面向后续局域结构描述符扩展的基础数据模型。相关工作为后续开展局域结构编码、结构描述符提取及结构-性能关联分析奠定了数据基础。

MatElab：物质科学数据采集系统与智能科研平台

定时与数据采集系统是SHINE装置实现高精度实验控制与高速数据获取的核心基础设施。该系统需支持超过24种设备类型，涵盖定时触发、泵浦-探测激光控制、光学诊断、实验站仪器控制等功能。核心目标包括：基于Bunch-ID实现最高100kHz的数据采集速率，集成加速器与环境数据，并提供用户友好的统一图形界面。
依托White...

上海光源(SSRF)作为高性能同步辐射光源装置，其控制系统是保障束流稳定、设备安全与高效供光的核心支撑。针对控制系统在长期运行中出现的硬件老化、通信瓶颈、操作系统停止服务及关键器件进口依赖等问题，展开了系统性升级改造与运维优化工作。通过将传统VME电源控制架构替换为SoftIOC及以太网分布式架构、升级插入件前馈控制系统、控制网络交换机升级改造、搭建高精度时标系统与历史数据平台、研制国产处理器IOC控制器并使用国产Linux操作系统，全面提升了系统稳定性与自主可控水平。对比2022年和2025年运行数据,控制系统年故障次数由29次降至8次，影响束流时间由4.29小时降至1小时，MTBF(平均无故障工作时间)由292小时提升至973小时，运行稳定性显著提升。该工程实践可为同步辐射光源及同类大科学装置控制系统的长期运维、技术升级与国产化替代提供参考。

200TW激光尾场电子加速器控制系统

随着合肥光源（HLS-II）重大维修改造的顺利完成，装置性能得到了极大提升，传统依赖人工控制的谱学实验方法已经无法满足装置连续实验的控制需求。同时，合肥光源光电子能谱实验站（BL10B）样品与光斑对齐依靠实验站科学家通过监控画面手动调节样品台完成，耗时较长且精度无法保证。为应对样品种类多、测试需求量大，以及人工操作复杂、经验依赖强、对齐精度和效率低等问题，本工作对HLS-II BL10B进行了自动化控制改造，开发了自动对光控制系统。
针对BL10B超高真空实验环境以及低照度图像的观测需求，工作提出一套面向光电子能谱实验的视觉识别与定位方法，实现了谱学表征位点的三维空间定位、基于实验序列的样品台移动路径规划及自动样品切换功能。该系统已投入正式使用，实际运行结果表明，实验的对光效率至少提升5倍、平均定位误差小于0.45...

目的：同步辐射光束线的性能对于实验的有效开展至关重要。合肥光源（Hefei Light Source，HLS）是一台专用真空紫外和软X射线同步辐射装置，共振软X射线散射线站（BL05U-B）为软物质材料的微观结构与成分表征提供重要的实验平台。由于光束线结构高度复杂，手动调优通常需要数小时甚至更长时间。智能调优方法能显著提高效率，但实际在线测试机会有限。因此，亟需开发虚拟光束线平台以开展智能调优的方法研究与验证。

方法：本研究基于实验物理与工业控制系统（Experimental Physics and Industrial Control System，EPICS）架构搭建虚拟光束线平台。利用XRayTracer（XRT）束线追迹软件构建BL05U-B的仿真模型，并生成虚拟光斑预测模型的数据集。为了充分利用这些数据，采用K折交叉验证方法训练基于神经网络（Neural...

本报告以SHINE加速器为背景，围绕其复杂运行环境下控制与数据管理的核心需求，构建了一套覆盖底层控制、平台支撑与智能分析的全栈式技术体系。在控制系统方面，基于硬件设施与虚拟化集群，实现了统一、高可用且弹性可扩展的控制平台。在数据层面，采用Archiver Appliance多节点集群化配置实现过程数据的高可靠记录，采用HDF5格式进行波形数据和图像数据的采集与管理，并基于Phoebus/alarms与MPS联锁信息构建综合报警系统。在此基础上，建立多模态分析平台以支持多样化统计与分析任务，并专门开发了定时系统分析诊断平台与联锁系统故障智能分析平台，分别用于运行异常的定期诊断与联锁事件的根因定位。进一步地，引入数字孪生技术实现装置状态的实时映射与预测分析，并对未来AI技术在智能决策、故障预测及运行优化等方面的应用进行了展望。

先进光源、中子源等大科学装置正面临数据通量的爆发式增长，线站科学家对与数据获取高度耦合的实时在线处理及闭环调控需求日益迫切。本报告将介绍我们在高能同步辐射光源（HEPS）上，从实时数据处理到实时实验调控的渐进探索与实践。相关工作旨在帮助实验站及时获取数据反馈、辅助实时决策，甚至直接干预实验流程，让数据在产生的第一时间发挥最大价值。实时处理与离线处理各有所长、相互补充。

首先，在高分辨谱学线站（ID33），针对X射线拉曼散射（XRS）和共振非弹性散射（RIXS）实验，我们开发并部署了数据在线组装与处理算法，完成了带光调试，且RIXS在线处理流程已面向用户开放，实现了实验数据的实时处理，为实时调控奠定了基础。在此基础上，我们于硬X射线纳米探针线站（ID19）将在线分析向前推进一步——在Ptychography...

报告HEPS-BC实验控制与数据采集软件的框架及现状，以及K-means聚类算法与软件的结合。

原子分子反应成像（AMO）实验站是上海硬 X 射线自由电子激光装置（SHINE）束线站总体首批规划建设的实验站之一， 可以实现在飞秒时间尺度和原子空间尺度上直接观察复杂原子分子反应过程。AMO实验站多功能成像系统的主要探测设备包括微通道板（MCP）、延迟线（Delay line）和时间数字转换器（TDC）。其中MCP和延迟线用于记录反应过程中产物粒子的飞行时间，后续从这些数据可以重建出这些粒子的三维动量；TDC的功能则是把MCP和延迟线的探测信号转换成时间信号输出来。AMO实验站数据采集软件的核心功能就是把TDC产生的数据读取出来保存到本地，同时还需要兼顾与控制系统、定时系统、在线分析系统、数据管理系统等软件的联动。本报告将介绍TDC数据采集软件的需求分析、架构设计、技术路线、测试结果以及与其它软件的联调测试结果。

STARLIGHT 为一款在研的主要面向 SHINE 高重频 XFEL 应用需求的大面阵、高帧频 X 射线像素探测器。该探测器预计产生的超高通量数据（STARLIGHT1-4M@10kHz，80GB/s）对读出电子学和数据获取系统均提出了巨大挑战。数据获取系统对接读出电子学，负责配置命令的下发和高通量数据的接收及处理等。本报告将主要介绍 STARLIGHT数据获取系统的软硬件研制进展，包括 STARLIGHT0 上位机软件的开发和应用情况，以及针对STARLIGHT1的近百 GB/s 超高通量数据获取的方案设计和实施进展。

人工智能赋能科研的共性问题与挑战

以同步辐射光源、中子源为代表的平台类核技术大科学装置能够支撑国家重点产业需求与安全保障任务，通过深度融合人工智能、数字孪生、多智能体与科学大模型等新兴技术，这类国家大科学平台将重塑形成自主智能研究范式。本报告基于同步辐射光源智慧化布局的思考探索，具体论述多技术联用实验方案智能推荐、线站实验智能化自动化调控、高维实验数据挖掘理解等光源智慧化建设进展。

生物大分子X射线衍射晶体结构解析是揭示生物大分子三维结构最重要的手段之一。据统计，当前Protein Data...

上海软X射线自由电子激光装置（简称SXFEL）数字化智能化改造项目计划于2027年初建成一个智慧FEL系统，实现从传统物理装置向“物理+数字”装置的转型。智慧FEL系统包括数字建模、XFEL科学数据库以及智能加速器，以系统化及智能化手段提高装置效率。科学家将因此拥有更高效、直观的数据交互方式，更准确的调整加速器运行参数、提升装置性能和分析用户实验结果。
数字建模实现装置硬件设备的全面1:1数字化建模，涵盖束流元件、工艺管线及公共设施等。数字模型与实时运行数据、科学数据库和智能加速器功能相结合，为科研人员提供直观的调试和运行平台。XFEL科学数据库统一管理装置的运行数据、设备参数和实验数据，确保信息安全和可靠；借助硬时序系统，构建的多维度检索平台，可实现全装置数据精准关联和统一整合，为科研人员提供一站式、全维度数据统一视图。智能加速器则基于装置长期运行数据、机器学习算法和物理模型，能...

在中子谱仪动态实验和智能化趋势的背景下，本团队借鉴边缘计算的思路，通过将实验的多模态数据与控制信息进一步紧密结合，探索实验信息的端侧实时处理与智能化基座。在具体研究路线上，多模态的探测器流式数据与仪器传感数据、实验控制配置等信息内容经过新的数据聚合接口统一为适合高维稀疏分析的张量化参数形式，由嵌入式GPU的异构计算平台承担端侧的数据处理和AI算法内容，实验信息的在线分析和控制反馈融合为各种算法流水线的调度引擎，直接面向实验运行逻辑提供现场闭环的全部信息处理和智能控制功能。新研究计划依托散裂中子源2期的单晶中子衍射谱仪展开尝试，初步实现在线智能化的自动对准、完整度扫描、晶面指数判断等实验信息处理功能，同时对仍需人工经验的复杂精修分析则预留信息接口保持与现有系统生态的兼容。期望面向单晶衍射测量的逻辑，探索传统实验控制到智能信息化处理的模式转变，令实验获得现场信息观测和实验效率上的便利性、...

ABX3型卤化物钙钛矿因其卓越的结构灵活性和可调谐的电子性质而备受关注，在光电子学、催化和光伏太阳能电池等领域展现出广阔的应用前景。尽管其庞大的组分空间涵盖了多种结构组合，但寻找兼具热力学稳定性与理想电子特性的候选材料仍是材料设计中的核心挑战。材料的宏观性质由长程晶格周期性和局域配位几何共同决定，X射线衍射（XRD）与X射线吸收精细结构（XAFS）互补地表征这些不同尺度的结构信息。然而，现有大多数深度学习模型仅能处理单一表征数据，无法捕捉长程晶格结构与局域配位几何之间复杂的非线性跨模态关联。为此，本文提出一个端到端的多模态深度学习框架，采用双向交叉注意力机制实现晶格结构与配位几何的跨模态耦合，从而预测形成能、费米能和带隙。在ABX3型钙钛矿数据集上的实验结果表明，该模型性能显著优于单模态解析方法。进一步通过特征重要性归因分析，识别出主导各项性质的关键光谱特征。这种可解释的多模态融合解...

高能同步辐射光源（HEPS）作为新一代大科学装置，将产生海量、多模态、高维度实验数据。随着人工智能的迅猛发展，如何构建面向AI4S的高质量数据集、领域知识库以及相关工具，已成为未来智慧光源建设的重要方向之一。本文围绕HEPS实验全生命周期，探讨面向同步辐射实验的数据、知识与工具体系建设。在数据层面，HEPS在产生原始实验数据之后，还可进一步形成分析处理数据，以及计算模拟数据和文本知识等多类型科学数据资源。围绕实验方法学、科学研究、装置应用等方向，有必要逐步构建谱学数据集、图像数据集、材料结构-性能数据集等典型数据集，形成面向人工智能训练与科学发现的高质量数据基础。在知识层面，探讨基于科学文献、实验报告、用户手册以及实验日志等非结构化文本构建领域知识库的方法。利用大模型与文本知识解析技术，可抽取实验方法学、线站知识、实验流程、数据分析流程等领域知识，构建知识图谱与结构化知识体系，实现实...

Confronted with the challenges of governing massive and heterogeneous datasets, the efficiency bottlenecks of traditional data service models, and the mission of supporting cutting-edge AI4S innovation, the China-VO, or National Astronomical Data Center (NADC), has systematically planned and implemented a next-generation astronomical data service system characterized by “Digital-Intelligent...

随着基座模型性能的快速迭代，智能体技术迅猛发展，其能力边界持续拓展，已逐步深入科研工作的各个环节。智能体架构已从简单的ReAct模式演进至基于Tool Call Loop等范式驱动的工程化体系，工程应用能力正成为其核心发展方向。我们积极推进Open Dr.Sai科学智能体框架在大科学装置数据分析等科研场景中的工程落地，通过构建与适配同步辐射光源、散裂中子源等装置数据处理工具链、分析流程及领域知识库，将科学智能体应用于知识检索、技能培训、科学数据分析等关键环节。我们构建了Open Dr.Sai的Web、CLI及桌面等多端应用，并研发了Synchrotron Agent、RongZai Agent等专业科学智能体，作为科研用户在文献调研、实验方案构建、专业数据处理与学术写作等方面智能助手。目前，Synchrotron...

We introduce an AI-driven multi-agent system that automates the processing of Nuclear Resonant Scattering (NRS) measurements. Developed atop the Dr. Sai ecosystem, the system addresses two primary experimental techniques within the NRS domain: coherent scattering methods and inelastic scattering approaches for phonon studies. The agent is optimized for operation at the High Energy Photon...

随着粒子加速器装置向高性能、复杂化和智能化方向发展，装置运行过程中产生了海量的多源异构的数据资源。当前，粒子加速器领域的数据管理仍存在数据分散存储、多模态耦合复杂、标准规范缺失以及共享复用能力不足等问题，制约了数据资源的高效管理与深度利用，也限制了人工智能方法在智能调节、故障诊断和预测性维护等场景中的应用效果。针对上述现状，高质量数据集生成已成为推动粒子加速器智能化研究的重要基础。
本文面向高能同步辐射光源（HEPS）和中国散裂中子源（CSNS）等典型粒子加速器装置，围绕人工智能应用需求，研究高质量数据集生成方法，设计并实现了一个遵循FAIR原则的AI-Ready数据集生成平台——FARAD。平台采用任务驱动的微服务架构，集成数据清洗、多源时序对齐、特征工程、标签组织与多模态融合等功能模块，构建了从原始数据采集到标准化数据集生成的完整流程。平台结合统一数据模型、元数据管理和语义对齐...

高能同步辐射光源产生的实验数据具有海量、多模态、高维度等特征，给用户的实验数据处理与解析带来了巨大挑战，传统数据解析模式难以适应新一代光源高通量运行需求。本报告介绍HEPSBot面向高能同步辐射光源的实验数据解析智能体系统。该系统基于大语言模型构建，通过知识库与语义理解辅助用户开展同步辐射实验，并与面向同步辐射多模态高通量数据解析的人工智能平台“智慧光源大脑”（IPSBrain）深度融合，实现对HEPS多模态实验数据的快速解析与深度挖掘。HEPSBot将智能问答与高通量数据解析功能有机整合，面向HEPS线站用户提供从实验前设计、实验中参数配置到实验后数据解析的全链条智能化服务。

针对复杂科学计算任务，科研人员通常需要调用本地工作站、高性能计算集群和云服务平台等多类异构算力资源，手工完成资源查询、环境配置、任务组织、作业提交、状态跟踪和结果获取等操作。由于不同平台在接口形式、任务描述方式和执行流程上存在差异，科研人员需要在多个工具和系统之间切换，导致学习和操作成本高、流程衔接困难以及自动化程度不足等问题。针对上述问题，本文提出并实现了一种面向复杂科学计算场景的异构算力智能体系统。该系统以大语言模型为核心，构建了面向异构算力资源的智能化服务框架。围绕科学计算任务执行过程，该系统能够通过自然语言交互理解用户需求，完成工具选择、资源查询、任务组织、任务提交与状态跟踪，将复杂算力操作转化为从需求理解到结果反馈的连续执行流程。同时，系统将不同算力平台能力封装为符合 MCP（Model Context...

HEPS作为第四代同步辐射光源，首期已建成14条实验线站，在用户试用实验期间征集到约580项课题申请，2026年首批课题征集到1700余项课题申请，未来将建成更多实验线站，研究领域涵盖众多学科门类，科学用户数量与提案量都将呈指数级增长。
当前HEPS用户服务系统还是人工主导的提案管理模式，在面对未来激增的提案数量时，存在着多重瓶颈：科研人员难以精准定位最适合的装置配置，往往依赖反复咨询和试错；管理员面对海量提案难以高效识别高价值申请，HEPS首轮普通课题征集期间峰值时一天收到500多项课题申请，人工筛选的公平性和一致性难以保证；评审专家在有限时间内审阅大量跨学科提案，缺乏智能辅助工具导致评审质量波动，评审周期长，大量前沿提案可能因“排队”错失窗口期；机时分配依赖人工经验，面对突发情况（设备故障、紧急科学需求）调整效率低下且易引发连锁冲突。
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本研究面向上海光源 10 条功能差异化同步辐射光束线开展智能化升级，对标国际主流同步辐射装置 AI 调光技术，针对光束低频热致慢漂、高频机械振动耦合引发的通量与光斑位置失稳难题，构建感知 - 认知 - 决策三级闭环智能调控体系，核心技术指标为全线路一键智能调束≤5min，纳米探针线站光斑抖动控制至 20 nm RMS。
系统采用四层软硬件架构，分层部署用户交互、算法应用、异构数据库与算力硬件，基于 MySQL、MongoDB 分别存储设备结构化参数与荧光靶、CCD 非结构化图像数据。研究形成三项核心算法：依托神经网络自适应 PID 实现光学元件二次闭环稳控；采用多尺度 CNN 融合 QBPM 点位与荧光成像多源信息完成局部光束反馈；结合皮尔逊特征降维、差分进化与随机森林构建全局逆向参数寻优模型，并引入时序漂移检测算法提升复杂工况鲁棒性。项目基于 SHADOW 与...

SHINE束线站数据中心分布在4号井和5号井的2个建筑内，由4个机房组成，分别是4号井和5号井前端数据采集机房和4号井和5号井主机房，机房的基建部分已经基本完成，目前已经开始对光束线和实验站提供服务。本报告中将会介绍SHINE数据中心机房的建设概况，分享在建设过程中遇到的一些问题，以及如何我们是如何应对；同时分享目前4号井的高性能计算平台以及在线高速存储的建设情况，设备性能以及我们如何测试得到的性能等。最后简单介绍数据中心后期的规划以及对外合作等。

大型科学装置的骨干网络是装置控制运行的神经干线和科学数据共享的底座。其网络建设主要涵盖以下维度：物理网络架构采用Spine-Leaf架构，通过两层扁平化设计有效收敛路由表项、降低转发延迟，显著提升东西向数据吞吐效率。虚拟架构基于VXLAN协议封装数据报文，实现底层物理链路与上层业务网络的逻辑解耦，满足大规模数据隔离与灵活扩展需求。路由规划在Underlay层部署OSPF动态路由保障底层连通性，Overlay层引入BGP...

中国散裂中子源（CSNS）作为全球主要的散裂中子源之一，为多学科研究提供了世界级的实验平台。在此背景下，由东莞理工学院、 和香港城市大学依托CSNS共同建设的多物理谱仪（MPI），成为国内首台中子全散射衍射仪，也是CSNS的第一台用户合作仪器。
MPI具备大范围探测器覆盖角度、高中子通量及高实空间分辨能力，同时集成了中子全散射与中子衍射测试功能。该谱仪能够胜任液体、玻璃、纳米材料及晶体材料等不同有序度材料的结构分析，尤其聚焦于长程有序-局部无序材料以及长程无序-短程有序材料的微观结构研究。此外，MPI配备了极为丰富的原位样品环境，支持在温度、压力、力热耦合、充放电等多种条件下实时监测材料结构演化。其研究领域广泛涵盖电池能源、化学环境、合金材料、稀土磁性材料等，为材料科学、物理、化学及环境科学等多学科交叉研究提供了高性能的材料结构研究平台。
随着MPI的投入运...

本报告详细阐述了基于Harvester 超融合基础设施与Rancher Kubernetes 管理平台构建统一资源管控体系的完整实践。项目通过开发Foreman 自动化部署模板，实现了 Harvester 及 RKE2 Kubernetes 集群的快速、标准化部署。通过将 Harvester 无缝集成至 Rancher 平台，成功达成了对虚拟化资源（VM）与容器化资源（K8s 集群）的统一视图管理与生命周期自动化。目前，该平台已稳定Prometheus 监控系统puppet+xman等核心业务，目前正在搭建HAIk8s以及Dirac等服务。验证了其在提升运维效率、优化资源利用及支持业务敏捷交付方面的显著价值，为构建现代化、自动化的云原生基础设施提供了一套行之有效的落地方案。

HEPS是第四代高能同步辐射光源，计划于2026年6月正式投入运行。凭借高亮度和先进的探测技术，HEPS一期14条光束线预计每年将产生超过200 PB的实验数据。这些数据涵盖成像、衍散射和谱学等多种实验方法，在数据量、吞吐率和处理复杂性上差异巨大，为大规模科学数据处理带来了严峻挑战。
为应对这些挑战，我们开发了通用科学数据处理框架DAISY（Data Analysis Integrated Software...

随着同步辐射生物小角散射（BioSAXS）实验向高通量、自动化与智能化方向发展，科学数据处理与计算分析面临新的挑战与机遇。依托上海同步辐射光源建成的国家蛋白质科学研究（上海）设施BioSAXS线站BL19U2，构建了覆盖样品信息管理、自动采集、在线处理、结构分析与结果输出的一体化数据处理平台，实现了SEC-SAXS、时间分辨SAXS等实验模式下的数据自动化流转与实时反馈。平台集成背景扣除、Guinier分析、距离分布函数反演、三维模型重构及多尺度模型拟合等算法模块，支持高通量结构表征与标准化报告生成。同时，围绕核酸递送系统、脂质纳米颗粒及蛋白复合物等应用场景，建立实验-结构-功能关联数据库，探索基于大模型与智能体的实验推荐、异常识别及构效关系预测框架。相关工作为先进光源科学数据治理、AI赋能科学计算及大科学装置智能化运行提供了实践基础。

第四代同步辐射光源的问世将催生海量高维角分辨光电子能谱数据，使得手动提取能带色散关系成为电子结构分析中的主要瓶颈。尽管深度学习技术为实现自动化提供了可能，但其“黑箱”特性及对大规模标记训练数据的严重依赖，往往限制了其在数据稀缺场景下的可解释性与适用性。为此，本文提出一种基于马尔可夫随机场（MRF）的鲁棒且可扩展的物理信息融合框架，用于电子能带结构的自动化重构。该方法通过衔接理想密度泛函理论（DFT）先验知识与含噪实验观测，构建了一条兼顾物理一致性与计算效率的多阶段处理流程。核心方法学创新包括：1）双路径校准模块，利用二阶导数谱图实现精确的动量对齐与自动化的能量偏移优化，确保了理论与实验的稳健耦合；2）基于k-d树的正则化策略，有效抑制实验噪声并消除了传统图像处理中常见的边界伪影。我们在Kagome金属RbTi₃Bi₅及Au(111)表面上验证了该框架。结果表明，该模型能从复杂的光谱中...

全散射包含反映平均结构信息的Bragg散射与反映无序结构信息的弥散散射，是研究结构无序的重要实验表征手段。然而，弥散散射信号通常较为微弱，有时与噪音很难直接区分，使得相关实验的精准测量与数据的合理分析解读充满挑战。本报告将详细介绍全散射实验，数据处理与分析的流程与特点，突出精准合理的全散射研究在材料结构与性能构效关系中的重要作用。

传统的层状锂离子电池正极材料（如NMC）高度依赖钴、镍等关键原材料以维持其电化学性能。相比之下，阳离子无序岩盐（DRX）正极材料不依赖于特定元素稳定结构，因此可完全使用低成本、地壳丰度高的过渡金属来降低成本。同时，富锂DRX中可以得到较高的理论容量和能量密度。尽管DRX材料缺乏长程周期性，但其内部仍存在短程有序（SRO）或中程有序（MRO）。由于锂离子的渗流路径高度依赖于局域富锂0-TM通道的统计分布，因此这些局域结构特征对材料的电化学性能起着决定性作用。 本报告将阐述一种综合策略，多尺度调控结构有序性，显著来调节局域环境。在短程尺度上，我们引入特定的阳离子掺杂剂量[1]，并通过合成过程中的热力学控制，优化SRO，从而优化锂离子输运网络[2]。在中程尺度上，通过机械化学法合成了部分无序的尖晶石类结构（相），并实现了对“有序-无序”程度的连续调控[3]。通过调控无序度，...

结合了衍射与对分布函数的中子全散射技术，是获取材料多尺度结构信息（如短程有序、非晶态、纳米晶、界面等）的关键表征手段。近年来，随着中子源与谱仪技术的进步，数据处理策略也在不断演进，显著提升了全散射方法结构解析能力与适用范围。本研究系统梳理了中子全散射当前主流数据分析策略，基于中国散裂中子源多物理谱仪（CSNS-MPI）的实践经验，给出其数据预处理与归一化流程，继而阐述了结构建模的正向拟合方法及其在晶体、非晶材料等领域的广泛应用。最后，讨论了近年来新兴的机器学习在加速拟合及实现高通量对分布函数解析中展现出的巨大潜力。

微区衍射基于同步辐射的微聚焦光源，通过结合扫描模式及原位实验环境，可以实现对样品的高空间分辨和高时间分辨表征，从而解析材料的结构-性能关系。目前国内外的新一代同步辐射光源都建有专门的微区衍射线站。但是微区衍射技术的高空间分辨在提供更加精细的结构信息同时，也造成数据洪流问题。目前在四代同步辐射光源的微区衍射实验数据量可以轻易达到TB级别。此外，针对特殊材料，如块状合金或薄膜样品，需要引入专门衍射模式，这也造成数据分析难度的大幅提升。因此，本报告将讨论微区衍射的数据解析，包括数据清洗，预处理及可视化，同时对比传统的衍射数据分析方法与基于机器学习辅助的分析方法，并展望人工智能在微区衍射技术上的应用。

人工智能快速发展的当下，各类分析软件正经历从以数理公式为基础的传统计算模式，向以模型与数据集为核心的训练分析模式的转变。生物大分子结构分析软件同样面临这一转型。本报告将回顾本团队过去几年在该领域的研究工作，探索一条适应未来发展趋势的研究道路。

金属及合金材料被广泛用于核能领域，核材料的微观结构演化对核反应堆安全运行至关重要。原子尺度点缺陷广泛存在于金属材料中，如单空位、空位团、空位-溶质复合体与溶质团簇等，此类结构往往是材料纳米-微米尺度微观结构演化的起点。正电子湮没谱学（PAS）被广泛用于研究材料的原子尺度结构，利用理论模拟与实验相结合的分析探测手段，实现缺陷尺寸和浓度更精确的定量分析，对全面理解缺陷演化规律具有重要意义。通过建立标准化数据存储，实现正电子科学的发展和推广。

复杂体系的微观作用机制是材料、能源、医学等领域的核心挑战，单一的实验或计算手段往往难以同时实现宏观性能与微观机制的精准关联。大科学装置同步辐射技术可实现原子级的高精度结构表征，但对实验现象背后的作用机制的深度解析仍需理论计算的支撑；理论计算的预测结果也急需大科学装置的验证，以确保其可靠性与实际意义。
针对这一问题，我们建立了密度泛函理论（DFT）量化计算与分子动力学（MD）模拟协同上海光源同步辐射实验的研究范式，在储能、核医学、海水提铀等多个前沿领域开展了系列研究：一方面，我们通过 DFT 计算与MD模拟，解析了同步辐射...

“超瞬态实验装置”（Ultrafast Transient Experimental Facility，UTEF）是结合光子探针和电子探针实现超高空间分辨率、能量分辨、超快时间分辨率的重大科技基础设施。它由两大类核心部分构成：一是提供高通量同步辐射光的超瞬态同步辐射光源，二是超瞬态电子显微镜集群。其一期建设的直线加速器、0.5GeV低能储存环和角分辨光电子能谱线站，实验数据需要得到存储、共享，并能够进行准确实时的处理与分析。科学数据处理平台包括基础设施、网络、计算、存储、科学软件等系统。该平台将为UTEF设施、科研人员、工程技术人员以及用户提供包括设数据传输、数据存储、数据分析、数据共享、科研协同等在内的网络、计算、存储等基础设施能力，以及提供科学软件、通用软件和网络信息安全服务等。

同步辐射真空紫外光电离质谱技术在燃烧、催化和大气化学等复杂反应体系研究中具有重要作用，可用于关键物种鉴别、反应中间体捕获和温度依赖反应机理分析。然而，相关实验通常产生大量能量扫描和温度扫描谱图，数据解析涉及定标、寻峰、积分、归一化和多物种判别等连续步骤，人工处理不仅效率较低，也不利于结果复现和跨实验比较。针对这一问题，本文发展了一套面向同步辐射光电离质谱实验的数据处理与 PICS...

High Energy Photon Source（HEPS，高能同步辐射光源）位于北京，是一座面向多学科科学创新与高技术发展的先进公共科研设施。HEPS 计划于 2026 年建成并投入运行。该装置将提供具有高能量、高亮度和高相干性的同步辐射光，其空间分辨率、时间分辨率和能量分辨率分别可达到纳米、皮秒和毫电子伏特量级，使其成为世界上最亮的第四代同步辐射光源之一。

在运行过程中，HEPS 将产生海量、异构且具有高度时效性的实验数据，这对计算资源调度、数据处理效率以及分析环境的灵活性提出了巨大挑战。为应对实验数据类型多样化、分析流程异构化以及用户计算需求动态变化等问题，本工作融合多种数据分析场景，构建了一套面向 HEPS...

X射线吸收谱（XAS）是探测材料局域原子环境（如氧化态、配位几何）的强有力工具，但解析XAS谱图长期面临着“结构-谱图”关系高度非线性、多对多映射以及依赖昂贵第一性原理计算的挑战。本次报告将介绍我们最近的工作，旨在解决从谱图到结构的逆向解析及正向预测难题。首先介绍我们发展SPT模型，这是一种端到端的通用解析引擎。SPT创新性地结合了频域特征分解与图神经网络的上下文聚合机制，能够分层提取光谱的全局趋势与局部微小波动...

X 射线自由电子激光（XFEL）装置相关知识快速增长，分散在论文正文、图像、图注、束线与探测器描述、诊断方法、数据处理软件和运行经验等材料中。面向 SHINE/XFEL 用户的文献智能系统不应只是生成流畅回答，更需要返回可验证的原始证据，包括 DOI、论文标题、页码、图像、图注和来源信息。本文介绍 ChatXFEL：一个面向 SHINE/XFEL 文献检索、问答与证据追溯的多模态证据增强检索生成（RAG）原型系统。系统解析 PDF 文献，抽取文本块、图像、图注和元数据，并基于文献元数据、稠密/稀疏向量检索与图像对象存储建立混合检索链路。在用户提问时，ChatXFEL 同时检索并重排文本证据和图像证据，生成带引用和图文支撑的回答。

ChatXFEL 的核心原则是 evidence-first scientific...

高能同步辐射光源（HEPS）作为第四代同步辐射装置，实验线站众多、方法学多样，实验用户在科学数据格式转换、裁剪预处理等方面有着广泛需求。DaisyDataToolkit是面向HEPS用户实际需求开发的科学数据转换工具集，面向HDF5、TIFF等常见格式，提供格式双向转换、图像裁剪与位深变换、多维数据抽取以及虚拟合并等数据转换功能。针对传统后台自动化缺乏过程可见性、用户难以信任的问题，工具集引入了“幽灵鼠标”机制：AI代理解析用户的自然语言意图后，在前端界面以可见的鼠标移动与点击动画逐步执行操作，将自动化过程透明地展现给用户。与此同时，系统通过双层架构对AI输出进行确定性预检，在格式错配等异常情况下主动拦截而非冒险执行，保障数据安全。实践表明，幽灵鼠标带来的操作可见性降低了用户对自动化的疑虑，确定性预检则减少了误操作风险。该设计为科学数据工具在“海量用户与有限开发资源”条件下的可信人机...

基于高能所的openDrsai智能体开发框架，开发了专用于中子散射数据分析的智能体Rongzai。该智能体集成了分别基于GSASII引擎和Z-Rietveld引擎的粉末中子衍射精修功能以及基于sasView的中子小角散射数据拟合功能，可以实现相应数据的自动精修和拟合。经过测试，Rongzai能够在通用的数据精修中达到甚至超过人类专家的水平。此外，该智能体能够进行更加专业的数据分析工作，例如实现锂电池材料数据的Li-Ni混排精修，给出专业的数据分析建议等。展现出了其在复杂、专业数据分析领域的强大协作潜力。

HIAF上智能化加速器控制平台软件

随着大科学装置的快速发展，控制系统的内涵正从“保障硬件设备可靠运行”向“支撑复杂软件服务高效协作”深刻转变。控制对象不再局限于传感器、执行器等物理设备，算法服务、数据处理流程等“软件定义设备”已成为系统的重要组成部分。同时，实验方法的快速迭代要求控制系统具备持续演进能力，支持频繁的软件升级、算法替换与功能扩展。以数据为核心的传统控制架构在服务化抽象、动态可扩展性与面向软件定义设备的统一管理方面逐渐显现局限性。

为应对上述挑战，本文提出了一种基于TANGO通信底座的四层分布式控制系统架构，自上而下划分为集成控制层、系统服务层、设备服务层与物理设备层。集成控制层作为顶层控制中枢，负责装置运行监控与实验流程自动化；系统服务层通过服务注册与发现机制，集成设备驱动、数据采集、报警管理等通用服务，实现多源异构设备的统一抽象与集中管理；设备服务层面向分布式控制节点，通过Modbus、OPC...

X 射线衍射（XRD）是表征材料物相组成和晶体结构的重要手段，但多相共存、峰重叠和实验扰动使 XRD 数据解析仍面临困难。传统 search-match 流程依赖参考谱库和人工判读，效率受限；固定标签的深度学习模型则可能受到训练数据覆盖范围、可解释性和跨体系适用性的限制。本文提出面向高通量 XRD 图谱的全自动分析系统 MatDiffract。该系统从 DFT 优化的结构库中检索候选结构并生成 XRD 模拟谱，将模拟谱与实验谱编码至同一特征空间，通过向量检索实现候选物相匹配，并驱动 XRD 图谱的自动拟合与精修。实验结果表明，在实验数据集上，MatDiffract 能够自动完成单相和多相物相识别、全谱拟合与质量分数估计，并通过自动化精修与重排序提高候选物相的识别准确率和谱图拟合质量。
关键词：X 射线衍射；高通量表征；向量检索；物相识别；结构精修

一、网络系统需求
SHINE（硬X射线自由电子激光装置）作为高重复频率相干X射线光源，面临海量实验数据的实时采集、高速传输与高效处理的挑战。实验站探测器数据通量高达80GB/s，单次实验数据量可达PB级，要求网络具备高带宽、低延迟、高可靠性的支撑能力。网络系统需满足三大核心需求：一是数据采集网支持探测器数据高速写入在线存储并实现快速反馈；二是控制网实现对光束线和实验站设备的精确控制，并与加速器控制网互通；三是现场设备网支持各类终端设备的安全接入。此外，网络还需具备跨井互联、与上科大数据中心互通、高安全隔离与可扩展性等能力。

二、网络系统规划
网络整体采用分层星型架构，划分为核心层和接入层，关键节点采用双设备冗余（如M-LAG、CSS集群）提升可靠性。数据采集网、控制网、现场设备网物理隔离，分别独立部署。数据采集网以100G骨干互联，支持10/25G接入，满足探测器高吞吐需求...

高能同步辐射光源（HEPS）面向多学科、多线站的科研用户，产生了多样化且持续增长的数据分析需求。Torch 数据分析平台（torch.heps.ihep.ac.cn）自上线以来，逐步构建起涵盖 Linux 容器（JupyterHub + 开源/自研软件）、Windows 虚拟机（KubeVirt + Windows开源/免费软件）和物理图形工作站（商业软件）的异构计算服务体系，支撑线站实验用户和全体 HEPS 用户的日常数据分析工作。
随着平台规模扩大，运维复杂度上升——跨容器、虚拟机、物理机三套环境，人工诊断效率低且经验难以沉淀。为此，我们利用AI大模型，开发了 Torch 智能运维助手，从 对话式排障工具演进到自学习运维体系：首先，通过自然语言接口对接 Kubernetes...

同步辐射X射线成像实验产生的图像数据规模快速增长，且具有高帧率、高动态范围和噪声难去除等特点，传统无损压缩方法在压缩率和吞吐方面仍存在不足。我们围绕压缩率与压缩速度两条路径开展探索：在压缩率方面，采用基于Mamba状态空间模型的两阶段残差建模方法，在真实数据集上的测试表明，平均压缩后/原始大小降至46.52%，压缩比达2.1496x，比其他三种无损方法（JPEG-LS、JPEG-XR 和 gzip level 9）高出 29%-81%；在压缩速度方面，采用计算所提出的PhotonZip高速无损压缩框架，其面向张量数据封装MANS后端，通过ADM映射与ANS编码支持CPU/GPU高吞吐压缩，在真实数据集上的测试表明，在GPU模式下可达约28-41 GB/s，在CPU高压缩率模式下可达630-927 MB/s，高于常见的通用无损压缩算法。

上海光源运行与智能化升级

中国先进研究堆中子科学平台进展及应用介绍

中国散裂中子源运行及建设

（Institute of High Energy Physics,...

生物大分子结构数据是生命科学研究的重要基础资源，也是连接同步辐射光源、冷冻电镜、核磁共振、自由电子激光、中子源等大型科学设施与生物医药、人工智能和未来生命科学创新的重要纽带。蛋白质结构数据库看似是结构坐标与实验数据的归档平台，实质上承担着科学数据标准制定、质量控制、知识组织和开放共享的核心职能，是国际结构生物学共同体长期协作形成的重要科学基础设施。

中国蛋白质结构数据库（PDB-China）的建设，既源于我国结构生物学快速发展和结构数据产出持续增长的现实需求，也面向新一代大型科学设施和人工智能时代对高质量、可计算、可追溯科学数据的迫切要求。本报告将介绍国际蛋白质结构数据库的发展脉络，分析结构数据在生命科学、药物研发和AI模型训练中的基础作用，并结合我国在同步辐射、冷冻电镜、自由电子激光等领域的设施布局与研究积累，介绍PDB-China在组织体系、数据汇交、质量审校、开放服务和国...

中子成像凭借对轻元素高灵敏、强穿透及无损表征等独特优势，已成为材料科学、新能源、工程装备等领域不可或缺的先进表征手段。依托中国散裂中子源能量分辨中子成像谱仪（ERNI），近年来围绕传统中子照相、中子 CT、中子与 X 射线双模态 CT、中子光栅干涉仪成像及中子布拉格边成像等多维成像技术开展系统性研究与应用探索。其中，中子照相与中子 CT 可实现样品内部缺陷、孔洞及氢分布等结构信息的高分辨可视化；中子光栅干涉仪成像具备相衬与散射衬度成像能力，可用于磁畴结构观测、叶片残芯无损检测等场景；中子与 X 射线双模态 CT 融合二者优势，能够协同获取样品内部完整结构与组分分布信息；中子布拉格边成像基于能量分辨与衍射效应，可精准表征材料内部晶体结构、物相分布及应力 / 应变场演化。报告将介绍成像技术原理、数据处理流程与典型应用成果，为中子成像技术在多学科前沿研究与工程检测中的推广应用提供方法支撑与实践参考。

光源中子源数据和软件合作进展

本文利用中国散裂中子源研究团队开发的蒙特卡洛模拟系统Prompt，结合从头计算的材料物理模型，对中子在样品、样品环境及谱仪探测系统中的吸收、散射与探测过程进行了建模，并获得了可与实验原始数据直接对比的探测器响应。模拟结果可进一步用于实验原始数据的规约、分析与修正。在此基础上，本文发展了基于全物理蒙特卡洛模拟框架的实验数据修正新方法，用于处理吸收、多次散射和非弹性散射效应等主要畸变效应。该方法减少了传统的解析和半经验数据修正方法带来的系统性误差。

该全物理修正方法的底层依赖于由Prompt、NCrystal与BzScope联合构成的计算框架。Prompt作为核心输运引擎，负责处理任意几何构型下的光线追踪与蒙特卡洛粒子输运。针对次级散射、显著的非弹性及相干效应，系统集成了热中子散射物理库NCrystal以及专用的截面计算工具BzScope。前者提供了由材料原子结构决定的微观散射物理...

中国人民大学物理学院联合中国原子能科学研究院基于国家重大科研仪器设备研制专项的经费支持，在中国先进研究堆上成功研制出两台具有国际先进水平的中子散射谱仪“行知”和“博雅”。两台谱仪于2019年顺利通过国家验收并稳定对国内外用户开放运行至今[1,5]。
“行知”和“博雅”可以实现入射中子能量在2.5 meV~19...

合肥先进光源建设进展

针对XFEL-SPI实验海量数据、背景复杂及弱信号易失真的问题，本研究构建了ROI识别、分区域误差有界混合压缩与质量校验的完整流程。通过结合前后探测器信号分布差异，设计差异化ROI提取与误差界设置策略，在保持关键衍射信息稳定的同时显著提升压缩效率。实验结果表明，该方法可实现约10倍压缩比，径向平均强度曲线和2D相位恢复验证均表明压缩后数据未对主要结构信息和下游重建结果造成影响。后续将结合SHINE实际数据格式，提升数据压缩效率，并评估其嵌入数据迁移与归档流程的可行性。

自由电子激光（FEL）光束线光学元件承受飞秒脉冲引起的极端瞬态热负荷，纳米级表面变形即可显著破坏波前质量。传统损伤阈值多以熔化或剥落等结构判据定义，难以表征相干光束传输中的光学功能失效。本文建立了面向FEL反射光学元件功能损伤评估的原子尺度-光学性能耦合分析框架，采用双温模型耦合分子动力学模拟镍膜在飞秒FEL辐照下的非平衡热机械响应，并将高斯光斑下的表面隆起映射为相位误差和Strehl比（SR），实现了从微观结构响应到宏观波前质量退化的跨尺度关联。结果表明，在峰值吸收能量密度为246 mJ/cm2高斯FEL脉冲作用下，镍膜最大表面隆起达到27.4 nm，RMS表面高度误差为17.75 nm，使10 nm波长下的SR降低至0.61，表明波前质量已发生严重退化。进一步分析表明，基于SR提出的光学功能损伤阈值为130...

针对中国散裂中子源（CSNS）的中子数据分析需求，我们持续发展了RZera软件。今年初推出的RZera 3.0版本已成功部署于多台中子谱仪，实现了从特定谱仪专用工具向通用数据流平台的跨越。该版本采用统一的模块化架构，显著提升了用户操作的便捷性；同时，通过与多台谱仪合作开发多种新方法，有效解决了实际数据处理中的关键问题，全面提升了软件的处理能力。目前，RZera 3.0已形成统一、高效的数据流处理框架，并全面投入在线与离线环境中的实际应用。

同步辐射实验通常涉及实验技术选择、光束线站匹配、样品条件评估、实验模式设计、设备参数配置、数据处理流程规划等多环节决策。对于新用户和跨学科用户而言，将科学问题快速转化为可执行的实验方案，仍然依赖大量专家经验与反复沟通。本研究提出一种智能体驱动的同步辐射实验方案推荐系统，面向用户提交的研究目标，自动完成实验意图解析、知识检索、方案生成、约束校验与专家反馈迭代。系统采用多智能体协同架构，结合高能同步光源和北京同步辐射装置的光束线能力说明、历史实验方案、手册知识、样品安全规范和数据处理软件文档，构建面向同步辐射实验的知识增强推荐框架。验证表明，该系统能够针对不同样品类型和科学目标生成结构化实验建议，包括候选实验技术、光束线站、实验模式、实验步骤指导、数据处理流程、实验申请及安全说明等，为用户申请实验机时和开展实验设计提供辅助决策支持。该系统有望降低用户实验方案设计门槛，提高实验效率，为先进...

服务于先进光源实验的第一性原理材料计算

深势科技

硬X射线自由电子激光装置建设进展

同步辐射X射线衍射（XRD）Rietveld精修是解析晶体结构的关键手段。本报告基于Open Dr.Sai框架，集成大模型、专家知识库与GSAS-II自定义工具，实现了从任务分解到智能决策与执行的自动化流程，完成XRD数据的自动精修。鉴于XRD与中子粉末衍射（NPD）在晶体结构解析中具有互补优势，本工作进一步探索了XRD与NPD联合精修能力，旨在为复杂材料结构的高通量、高可信分析提供智能支撑。

随着第四代同步辐射光源HEPS的快速发展，其具备的高亮度、高相干性优异光学特性，极大推动了衍射成像技术的迭代升级，为高精度微观结构表征提供了核心硬件支撑。布拉格相干衍射成像（Bragg Coherent Diffraction Imaging, Bragg CDI）作为依托该光源发展的先进成像技术，可实现材料微观形貌与相位的高精度重建，在材料科学、凝聚态物理等领域具备重要应用价值。目前，Bragg CDI技术配套处理工具仅存在pyCXIM后端程序，缺乏可视化、易操作的成熟交互界面，操作门槛高、实用性受限，难以满足科研人员高效的数据处理需求。
针对上述技术痛点，本文基于PyQT框架开发了DaisyBCDI可视化处理软件，专门适配Bragg...

高能同步辐射光源（HEPS）的数据采集、处理与存储系统具有高度复杂、实时性强、软件栈多样等特点，其网络安全防护面临严峻挑战。传统人工渗透测试方式周期长、覆盖面有限，难以满足HEPS持续迭代的软件环境与动态网络架构下的安全验证需求。为此，本文提出面向HEPS数据与软件环境的自动化渗透测试系统设计方案，并汇报当前的阶段性研究成果。
该系统重点针对以下对象开展安全验证：（1）数据采集与传输；（2）科学数据处理软件及系统；（3）存储系统访问控制机制；（4）控制系统与外部网络的交互接口。目前，本系统已完成以下核心模块的初步设计与原型实现：（1）资产自动发现模块，支持对网络内设备、服务与端口的主动识别；（2）基础漏洞扫描引擎，集成常见工控与Web漏洞检测能力；（3）任务编排框架，支持测试任务的自动化调度与结果归集。正在进行的模块包括攻击路径模拟，计划于下一阶段完成集成。
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随着高能同步辐射光源（HEPS）建设与运行过程中实验数据规模的持续增长，数据存储、传输与管理面临越来越大的挑战。如何在保证数据完整性和可用性的前提下提高存储效率、降低资源消耗，已成为科学数据管理领域的重要研究内容。数据压缩技术作为提升存储利用率和传输效率的重要手段，在科学装置数据管理中发挥着关键作用。然而，由于不同类型数据在结构特征和统计特性方面存在差异，不同压缩策略的适用性和性能表现也有所不同，传统依赖经验或人工测试的方法难以满足海量数据环境下的应用需求。

针对上述问题，本文围绕HEPS科学数据开展压缩算法自动推荐方法研究。通过构建数据压缩性能评测体系，对典型实验数据的压缩特性进行分析，研究数据特征与压缩性能之间的关联关系，探索建立面向科学数据的智能压缩决策机制，实现压缩策略的自动化选择与优化。在研究过程中，重点关注不同数据类型在压缩效率、存储收益以及计算开销等方面的差异，为...

先进光源类大科学装置，具有高通量、高亮度、超快频率、多模态实验等特性，支撑着大量前沿科学实验的开展。在装置建设与运行过程中，实验操作、设备状态、问题处置等信息的规范化记录与追溯，是保障实验安全、支撑数据复现、优化装置运行效率的关键环节，对日志管理系统提出了高可靠性、高易用性、支持多场景记录的需求。
为满足光源类装置日志记录需求，高能所计算中心数据团队联合上海光源软线站研发了实验日志系统。该系统旨在通过数字化手段替代传统纸质记录，实现非结构化元数据的规范化存储与高效复用。系统涵盖了设备调试、值班运行、光束线状态记录及用户实验等各类场景的日志信息，支持结构化录入与富文本编辑。在功能层面，系统集成了关键词检索、多版本追溯、精细化权限管理及多人协同编辑等核心功能，并可根据用户需求实现灵活的查询与可视化展示。自2022 年部署以来，系统已累计为高能同步辐射光源（HEPS）记录逾...

对于高能同步辐射光源（HEPS）、人工智能计算及高能物理实验不断增长的海量科研数据存储需求，传统文件存储架构在多用户协同、跨地域统一管理以及数据安全共享等方面面临用户数据隔离困难、异构节点管理复杂、跨域协同效率低等挑战。为此， 计算中心研发了面向广域网环境的新一代对象存储系统JWanFS。
JWanFS采用存储与计算解耦的扁平化对象存储架构，支持跨地域统一命名空间与全局视图访问，能够实现科研数据的高效组织、安全共享与统一管理。系统适配高能物理领域典型数据格式与科研工作流，具备异地多副本容灾、在线弹性扩容、多租户隔离及跨平台兼容等能力，可满足大规模科研数据长期存储与高并发访问需求。
在访问方式方面，系统提供网页端、命令行工具、客户端挂载以及 SDK 编程接口等多种接入模式，兼容 Linux、Windows 与 macOS...

面向大科学装置数据处理与分析中存在的流程分散、算法接入方式不统一、环境切换频繁以及重复开发较多等问题，围绕科学数据处理流程的统一组织流程开展实践研究。以 KNIME...

高能同步辐射光源（HEPS）作为国家重大科技基础设施，其网络系统具有高吞吐、低延迟、控制与数据混合等典型特征，网络安全防护面临大流量与高性能、开放共享与严格管控之间的突出矛盾。本文系统总结HEPS网络安全技术部署与应用实践。首先，构建了以边界防火墙、入侵检测系统、Web应用防火墙（WAF）、堡垒机、VPN、数据库审计及数据安全一体化平台为核心的纵深防御体系，并形成了层次化拓扑结构：互联网出口部署100G防火墙与10G...

高能同步辐射光源进展

X射线光子相关谱通过分析同步辐射 X 射线散射信号的 “光子强度涨落”，反演物质在纳米尺度下的动态行为。multitau 算法（多尺度 tau 算法）通过 “分层分组” 的方式，在不同时间层级上计算延迟时间，既能覆盖宽时间范围，又能控制计算复杂度。在进行计算一次相关性函数和两次相关性函数时，输入数据为超大规模数据（n>10000），计算效率不高，往往需要几小时甚至几天时间才能计算完成。本研究依据CPU并行计算和GPU并行计算完成了和函数的计算加速，讲述了如何拆分数据和分配计算序列。实验结果表明，并行计算具有平均10倍的加速效果，并行计算具有平均80倍的加速效果。同时，讲述了XPCS的数据处理平台，可以支持交互式的数据处理。