高性能大规模计算科学随着计算机技术，特别是PC Cluster技术的快速发展，已衍生出计算物理、计算化学和计算材料物理等重要学科。本讲座将介绍计算物理和计算材料物理的重要理论基础——密度泛函理论，和以此理论为基础的第一性原理计算方法，以及如何利用第一性原理计算方法计算研究材料的理想（或最大）强度。作为应用，我们将介绍超硬材料研究领域两个主要方向的最新研究进展：（1）寻找比金刚石更硬材料的新成果。（2）超硬材料的新设计理念。金刚石是地球上目前已知最硬的材料，我们能否寻找或合成比金刚石更硬的材料，这一直是超硬材料研究领域的挑战。超硬材料一般由轻元素（B、C、N）构成，因为这些轻元素相互之间形成结合力很强、键长很短的共价键。但合成轻元素超硬材料需要极高的压力，这使得这类超硬材料大规模生产的成本很高，需要提出新的（低成本）超硬材料设计思路。本讲座将介绍用第一性原理计算方法对近年来提出了利用过渡金属元素与轻元素化合物设计新型超硬材料这一设计思路的最新研究结果。