“巢湖明月”超级计算机X量子计算，打造“超量融合”新平台；AI辅助“私人订制”人工丝氨酸水解酶

摘要：“巢湖明月”为众多制造企业提供算力支持（图片来源：人民网）2025年4月2日，合肥市大数据资产运营有限公司将基于合肥先进计算中心“巢湖明月”超级计算机，招标部署2台超导量子计算机和1台离子阱量子计算机，深度融合量子计算与超级计算。这种新型计算架构将量子计算机的

原文发表于《科技导报》2025年第9期科技新闻-前沿动态

“巢湖明月”为众多制造企业提供算力支持（图片来源：人民网）2025年4月2日，合肥市大数据资产运营有限公司将基于合肥先进计算中心“巢湖明月”超级计算机，招标部署2台超导量子计算机和1台离子阱量子计算机，深度融合量子计算与超级计算。这种新型计算架构将量子计算机的强大并行处理能力和超级计算机的高效数值计算能力相结合，能大幅加速金融风险建模、新药研发等场景的技术突破。“巢湖明月”是合肥综合性国家科学中心重大科技基础设施和公共服务平台，拥有包括科学计算、智能计算、液冷、存储等在内共1500多台服务器，这台超级计算机每秒钟运算能力为1.2亿亿次，堪称“最强大脑”，从工业生产到科研探索，为千行百业提供算力支持。中国科学技术大学“机器化学家”实验室借助“巢湖明月”的算力，仅用5周时间，就从55万种金属配比中筛选出最优高熵催化剂。这一过程涉及阅读1.6万篇论文、进行2万组理论计算和分析200组全流程机器实验数据。“项目建成后，将以‘超量融合计算’为核心，加速下游‘超量融合计算’应用产业发展，促进上游国产化量子计算供应链的产业持续升级，并探索超量融合计算在气象预测、生物医药、材料科学、智能汽车、高端科研等领域的应用，推动相关行业的技术突破和产业发展。”合肥市大数据资产运营有限公司有关负责人接受央广网记者采访时介绍。

华盛顿大学蛋白质设计研究所DavidBaker领导的研究团队，在计算机深度学习技术的帮助下，首次成功设计出多种高效的人造丝氨酸水解酶。与过去的方法不同，这些新设计的酶不再局限于已有的天然蛋白质结构，而是从头开始，通过人工智能技术量身定制，突破了以往设计的局限性。相关成果发表在2025年4月18日出版的Science上。

丝氨酸水解酶是一类重要的天然酶，它们在生物体内催化多步复杂的化学反应，具有严格精密的催化活性中心，这使得通过计算设计出具有同样功能的人造酶一直极具挑战。研究人员利用先进的蛋白质生成模型RFdiffusion，从零开始构建蛋白质骨架，再通过深度学习方法PLACER精确筛选和评估催化反应每一步的结构匹配性，大幅提高了设计成功率。

研究团队共设计了800多个候选酶，其中多个新酶经实验验证表现出显著的催化活性和结构精确性，最佳催化效率（kcat/Km）达2.2×105M-1·s-1，较此前最强人工设计酶OE1（2018年报道，经4轮定向进化后为3190M-1·s-1）提升近70倍。同时，晶体结构分析也证实这些新酶的实际构型与计算模型高度吻合，精度达到原子级别。更重要的是，其中5种酶采用了自然界从未出现的全新折叠，为未来定制催化器件打开了额外的结构空间。

这项突破性的研究不仅实现了人工酶设计领域的重大跨越，也为未来设计其他多步催化的复杂酶类奠定了方法基础。尽管这些人工酶与天然“顶尖选手”——如乙酰胆碱酯酶仍有差距，但其性能已达到甚至超过多数工业酶的实用区间，展示了巨大的应用潜力。

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