2017年5月25日，国家发改委和科技部正式批复由中国科学院和北京市共同编制的《北京怀柔综合性国家科学中心建设方案》（简称怀柔科学城）。怀柔科学城基于“科学+城”以及“一城支撑一中心” 的总体考虑，集中布局和规划建设国际一流的重大科技基础设施和若干前沿交叉研究平台，形成“1+1>2”的集成作用和集群效应。怀柔科学城以科学家为中心的城市建设运行理念，形成面向国际科学家的高品质、高质量公共服务体系，为科学家的探索创新营造良好环境。怀柔科学城计划到2035年建成2-3个国家实验室、10个一流的重大科技基础设施和50个以上交叉研究和科技创新平台；在物质、空间、大气环境、地球、信息与智能、生命等领域集聚形成竞争优势，成为我国原始创新新高地、为我国建设科技强国提供强有力支撑。

图1. 怀柔科学城规划区域图

怀柔科学城历经多次规划和扩充，2017年确定了涵盖怀柔和密云两区100.9平方公里的规划面积。规划居住常驻人口23万人。目前正在建设平台单位包括中科院20余个研究所、北大和清华。2019年投资198亿元、2020年计划拟投资289亿院。正在配套包括北京一零一中学怀柔校区、中关村一小、实验二小、怀北中心幼儿园、怀柔医院（北京朝阳医院托管）、怀柔区妇幼保健院（北京妇产医院托管）。目前在建公寓、产权类住房、公租房项目超过20个。

中科院过程工程研究所目前在怀柔科学城布局了两个研究平台：物质转化过程虚拟研究开发平台（简称VPE），以及介科学与过程仿真交叉研究平台（简称MESO）。两个平台位于怀柔科学城北部核心区11街区的2个相邻地块。总建筑面积3.96万平米，总占地面积约2.1万平米，总投资规模4.48亿元。目前两个项目已完成了初步设计和概算批复并进入施工阶段。计划在2023年6月竣工验收并投入运行。

图2. VPE平台（右）+ MESO平台（左）鸟瞰图

总体来说，物质转化过程虚拟研究开发（VPE）平台专注于过程放大的研究和应用开发。而介科学与过程仿真交叉研究平台（MESO）致力于介尺度科学的基础研究和学科交叉。MESO的研究成果果需要在VPE平台上应用；MESO平台研究的介尺度计算模式，在VPE平台上进行测试和实现，并通过怀柔科学城部署的先进计算和其他超算平台进行规模化应用。

1.建设目标

2.技术方案

平台基于“模拟对象-模型-软件-硬件”的逻辑与结构一致性和“先整体后布局”、“先分布后演化”的EMMS范式设计，通过变分多尺度方法提高模拟精度与计算效率，达到工业规模系统的高精度实时模拟、远程实验测量和虚拟集成与分析。其中：

 图4. 怀柔平台的逻辑结构图

材料高精度定向制备与表征系统针对催化剂、介质和工质等材料建立精确可控、高度可重复的试样制备能力，并建立高效高精度的多尺度结构表征能力，为虚拟过程研究提供实验依据与验证。

过程智能柔性建模系统通过模拟与实验测量手段的结合建立模块化的数字部件库，搭建灵活多样的实验系统、虚拟反应器以及实验+模拟的虚拟工厂。

异构实验数据融合系统通过测量数据分析及计算机模拟将零散的实验数据重建为完整的数字化模型。

纳微过程虚拟研究系统聚焦于反应/材料与过程装备层次之间的结合点上的颗粒和微元尺度的行为研究，拓展其在微反应器、过程强化等方面的应用。

虚拟现实交互研发系统集成上述四个系统形成的数字化模型，为研发人员提供虚拟的组装、操作和分析工具，并进一步修改和优化设计与调整方案，从而实现虚拟过程工程的研发新模式。

多尺度实时模拟系统为上述各系统中所需的大规模模拟分析与可视化计算任务提供专门工具，系统采用软硬件多尺度解耦多级网络的分布式超级云计算模式，充分利用平台、怀柔、全国+国际的超算资源构建高效能、高精度、灵活配置的实时模拟计算系统。