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MUSA 科学计算开源项目集

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92 个 MUSA 科学计算开源项目，覆盖分子模拟、数学库与求解器、并行编程与通信、生命科学、流体力学等 8 个方向。

分子模拟与材料科学：项目与核心用途
项目	核心用途
CP2K	用于分子与固体体系原子级模拟的量子化学计算软件。
LAMMPS	面向原子、分子和材料体系的并行分子动力学模拟软件。
OpenMM	可作为应用或库使用的分子模拟工具，支持自定义力场与积分器。
ABACUS	基于密度泛函理论的电子结构软件，支持平面波与数值原子轨道基组。
ABINIT	用于材料电子结构及相关物性的第一性原理计算软件。
AutoDock-GPU	面向 GPU 等加速器的分子对接软件，用于预测配体与受体结合姿态。
DeePMD-kit	用于训练深度学习原子间势并开展分子动力学模拟的软件。
EquiformerV2	用于原子体系建模的等变 Transformer，支持高阶几何表示。
GPUMD	在 GPU 上执行分子动力学模拟的计算软件。
MatGL	面向材料科学的图深度学习库。
MatterGen	面向无机材料设计的生成模型，可按目标属性引导结构生成。
NVIDIA ALCHEMI Toolkit-Ops	用于原子模拟的 GPU 批量计算算子集，涵盖邻居搜索、相互作用和优化。
NWChem	用于分子与材料体系量子化学计算的并行软件。
PWDFT	采用平面波基组开展密度泛函理论计算的软件。
SIRIUS	提供电子结构计算核心功能的库，可作为材料模拟软件的计算后端。

数学库与优化求解器：项目与核心用途
项目	核心用途
HiGHS	用于线性规划、混合整数规划及二次规划的优化求解器。
PETSc	面向并行科学计算的数值工具集，提供线性与非线性方程求解能力。
AMGCL	采用代数多重网格方法求解稀疏线性系统的 C++ 库。
AmgX	GPU 加速的稀疏线性求解库，可组合多重网格求解器与预条件器。
cuOpt	GPU 加速的数学优化引擎，面向规划求解与车辆路径优化。
DeepGEMM	矩阵乘法计算库；此入口提供基于 MATE 的 MUSA 兼容接口。
Eigen	提供矩阵、向量及数值求解算法的 C++ 线性代数模板库。
ELPA	面向大规模并行计算的稠密对称及厄米矩阵特征值求解库。
HYPRE	面向大规模稀疏线性系统的并行求解器与多重网格预条件库。
MAGMA	面向多核 CPU 与 GPU 的稠密线性代数计算库。
NVIDIA HPCG	通过稀疏线性系统求解评估高性能计算系统表现的基准程序。
SpFFT	面向稀疏频域数据的三维快速傅里叶变换库。
SPLA	面向材料科学计算的专用线性代数库，支持分布式矩阵乘法。
VkFFT	支持多种 GPU 计算后端的多维快速傅里叶变换库。

并行编程与通信：项目与核心用途
项目	核心用途
CuPy	兼容 NumPy 和 SciPy 的 GPU 数组计算库。
Kokkos	面向异构硬件的 C++ 并行编程框架，统一执行与数据管理。
Open MPI	MPI 标准的开源实现，用于多进程和多节点并行通信。
alpaka	抽象底层并行层次的 C++ 库，便于在不同加速器间移植代码。
ArrayFire	用于 CPU 和 GPU 的通用数组计算库，提供数值与图像处理功能。
COSMA	面向分布式系统的矩阵乘法库，通过减少通信提升计算效率。
CUB (muAlg)	GPU 并行算法基础库，提供排序、规约和扫描等操作；MUSA 版本为 muAlg。
cuCollections	GPU 并发数据结构库，提供哈希表、集合等容器。
CUDA Python	用于调用 GPU 计算平台运行时及驱动接口的 Python 库。
moderngpu	面向不规则并行任务的 GPU 算法库，提供负载均衡等基础操作。
OCCA	跨硬件并行编程框架，用统一接口管理设备、内存和计算内核。
RMM	GPU 内存管理库，提供内存池、分配器及内存资源抽象。
stdgpu	提供 STL 风格 GPU 数据结构的 C++ 库。
Thrust (muThrust)	提供 STL 风格接口的 C++ 并行算法库；MUSA 版本为 muThrust。
UCCL	面向 GPU 工作负载的通信库，支持集合通信与点对点数据传输。
VexCL	基于表达式模板的 C++ GPU 计算库，简化向量和矩阵运算。
VUDA	基于 Vulkan 提供 CUDA 风格运行时接口的 C++ GPU 计算库。

AI、图计算与密码学：项目与核心用途
项目	核心用途
CTranslate2	面向 Transformer 模型的高效推理引擎，支持量化等优化。
LightGBM	基于梯度提升决策树的机器学习框架，支持分类、回归与排序。
Apache Mahout	用于构建可扩展机器学习应用的开源项目。
cuDilithium	在 GPU 上实现 Dilithium 后量子数字签名算法的项目。
ethminer	用于执行 Ethash 工作量证明计算的 GPU 挖矿程序。
GraphBLAST	基于 GraphBLAS 稀疏线性代数抽象的 GPU 图计算框架。
Gunrock	面向 GPU 的图计算库，提供构建和执行图算法的基础操作。
LightSeq	面向序列模型的训练与推理加速库。
NVIDIA PhysicsNeMo	基于 PyTorch 的物理机器学习框架，用于科学与工程建模。
PyTorch Scatter	为 PyTorch 提供高效 scatter 与 segment 分组聚合操作。
RAFT	面向机器学习与数据分析的 GPU 加速基础算法库。
Sonar	支持连续批处理、量化与分布式服务的大模型推理引擎。
Stable Fast	面向 PyTorch 扩散模型的推理加速库。
Tengine	面向嵌入式与边缘设备的深度学习模型推理引擎。

计算机视觉与三维重建：项目与核心用途
项目	核心用途
COLMAP	基于多视图图像完成运动恢复结构与三维稠密重建的软件。
Open3D	用于点云、网格和三维数据处理的开源库。
OpenCV	提供图像处理、特征提取等算法的计算机视觉库。
CudaSift	在 GPU 上提取并匹配 SIFT 图像特征的实现。
cuRobo	面向机器人运动生成的 GPU 加速库，支持运动学、碰撞检测与轨迹优化。
CV-CUDA	面向 AI 视觉流水线的 GPU 图像与视频处理算子库。
FLANN	用于高维数据近似最近邻搜索的算法库。
fused-ssim	通过融合计算加速可微结构相似性（SSIM）指标计算。
OpenCV Contrib	OpenCV 的扩展模块集合，补充主库之外的视觉算法。
PyTorch3D	面向三维视觉研究的 PyTorch 库，提供网格处理与可微渲染等功能。

生命科学与医学成像：项目与核心用途
项目	核心用途
ASTRA Toolbox	用于二维和三维断层成像的 GPU 投影与重建工具箱。
BART	用于磁共振成像数据处理与图像重建的工具箱。
RELION	用于冷冻电镜图像处理及三维结构重建的软件。
Arbor	面向多区室神经元模型的高性能神经网络模拟库。
Brian2CUDA	为 Brian 2 脉冲神经网络模拟器生成 GPU 执行代码的扩展。
ODL	用于逆问题研究的 Python 库，统一数学算子、离散化与优化接口。
odlcuda	ODL 的 CUDA 计算后端，为离散空间提供 GPU 运算支持。
TIGRE	面向多种扫描几何的 GPU 加速三维断层重建工具箱。
TomoPy	用于断层成像数据预处理及图像重建的 Python 工具包。

计算流体力学与地球科学：项目与核心用途
项目	核心用途
PyFR	采用通量重构方法求解流动方程的高阶计算流体力学框架。
SPECFEM3D Cartesian	采用谱元法模拟三维声波、弹性波及地震波传播的软件。
SU2	面向计算流体力学与多物理场问题的仿真和设计优化软件。
DualSPHysics	基于光滑粒子流体动力学方法的自由表面流动模拟软件。
Earth-2 MIP	用于运行和比较 AI 天气预报模型的 Python 框架。
gprMax	采用时域有限差分方法模拟电磁波传播的软件，常用于探地雷达研究。
nekRS	面向 GPU 与大规模并行系统的高阶计算流体力学求解器。
Palabos	采用格子玻尔兹曼方法开展流体及多物理场模拟的软件。

量子计算与高能物理：项目与核心用途
项目	核心用途
Qiskit Aer	Qiskit 的量子电路模拟后端，支持含噪声的量子计算仿真。
qsim	面向 C++ 和 Python 的高性能量子电路状态向量模拟器。
QUDA	用于 GPU 上格点量子色动力学计算的算子与求解器库。
FlagQuantum	基于 PyTorch 的分布式量子状态向量模拟器。
QuEST	支持状态向量与密度矩阵的并行量子计算模拟工具包。

MUSA 科学计算架构

行业应用
- GROMACS
- SPONGE
- RELION
- DSDP
- QSim
- 自研应用
行业应用
AI 框架适配
- PyTorch（Torch-MUSA）
- TensorFlow（tensorflow_musa）
- PaddlePaddle（paddle_musa）
- SGLang（SGLang-MUSA）
- vLLM（vLLM-MUSA）
深度学习
MUSA-X 数学库
- muBLAS
- muFFT
- muSOLVER
- muSPARSE
- muRAND
- muPP
- muAlg
- muThrust
数学库
MUSA 编程模型 / 运行时
- 通用计算语义
- MUSIFY 源码迁移
- 编译器
- 任务调度器
运行时与编译器
驱动 / 通信
- MT Linux Driver
- MCCL
系统软件
MTT S5000 AI 训推一体全功能 GPU
- 多精度计算引擎
- 大容量显存
- 高带宽互联
硬件底座

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摩尔线程科学计算套件提供预配置的 MUSA 开发与运行环境，集成常用科学计算应用，帮助开发者快速开展科学计算。

镜像内置组件

MUSA Toolkit: 摩尔线程 GPU 应用开发、编译和运行所需的基础软件栈。
GROMACS: 面向生物分子和软物质体系的高性能分子动力学软件。
LAMMPS: 面向原子、分子和材料体系的并行分子动力学模拟软件。
Amber: 面向生物分子结构、动力学和相互作用分析的软件套件（套件 1.1.0 中为 Alpha 版本）。
SPONGE: 面向分子模拟任务的高性能分子动力学软件。

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