随着计算机性能和应用技术水平的提高，计算物理学、材料学得以迅速发展，从而改变了传统通过“试错”实验方法寻找新材料的途径。计算机模拟比实验更加科学高效，可以预测一些在当前实验条件下难以测量的性质。但是材料计算如何能更好地加速材料设计，缩短研发周期，降低成本，仍是一个具有挑战性的问题。2011年，美国率先提出了“材料基因组计划”，该计划的核心是“集成”，包括数据库和计算方法的集成，实验数据和理论数据的集成，以及高通量材料计算和多尺度模拟的集成，其目的在于加速新材料的研发。　　在此背景下，本研究团队提出了“高通量材料集成计算”的材料设计方法。高通量第一性原理计算往往涉及多个计算任务（如结构优化，静态计算），这些计算任务有的是顺序依赖关系，有的则可平行开展计算。对于高通量材料计算中的这种任务之间的依赖关系，通常的做法是将其写进程序或相关配置文件中。如果系统增加计算任务或者更改执行顺序，技术人员都需要更改程序和配置文件，非常地不便捷。使用这种“固化”流程的方式扩展性很不灵活，也难以让用户个性化定制自己的工作流程。　　针对以上问题，本文开展了面向高通量材料第一性原理计算的网络化、图形化的流程设计与监控环境的研发，网络化指的是该系统采用了B/S架构，用户不需要下载安装客户端软件，也无须安装浏览器插件，省去了程序维护、升级带来的不便。图形化指的是用户只需要借助浏览器，使用鼠标进行简单的拖拽和连接便可实现计算流程的绘制。用户创建自己的工作流程时，既可以完全自己从头开始创建，也可以借助于系统内置的工作流模板，在模板的基础上定制工作流程。图形化流程定义最终作为文档无模式存储于MongoDB数据库中。用户创建的流程可以多次运行从而产生多个工作流实例。基于图形化的监控环境，用户可以实时监测到工作流实例、各个活动节点以及每个活动下所有任务的运行详情。这种基于流程图的任务查看方式，使得查阅计算结果更加方便、自然，用户体验更好。　　综上所述，本文旨在打造一个面向高通量第一性原理计算，简单易用的图形化流程设计和监控的环境。该环境一方面可以为技术人员减少对复杂流程的开发和维护难度。另一方面使材料科研人员能够根据自己的研究内容定制个性化工作流程并对其工作流运行实例进行实时监控。使其更加合理、科学和高效地安排研究和开发工作，从而节省成本、加速发现新材料。