超级计算机成功模拟4400万个原子

本报讯 在人工智能的帮助下,一台世界顶级超级计算机对由数千万个原子组成的物体进行了最精确的模拟。相关成果日前公布于预印服务器arXiv。由于计算能力有限,详细描述原子行为、相互作用和进化的现有模拟仅限于小分子。有一些技术可以模拟更大数量的原子,但这些技术依赖于近似值,而且不够精确,无法提取许多详细特征。现在,美国哈佛大学的Boris Kozinsky和同事开发了一种名为Allegro的工具,可使用
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本报讯 在人工智能的帮助下,一台世界顶级超级计算机对由数千万个原子组成的物体进行了最精确的模拟。相关成果日前公布于预印服务器arXiv。

由于计算能力有限,详细描述原子行为、相互作用和进化的现有模拟仅限于小分子。有一些技术可以模拟更大数量的原子,但这些技术依赖于近似值,而且不够精确,无法提取许多详细特征。

超级计算机成功模拟4400万个原子

现在,美国哈佛大学的Boris Kozinsky和同事开发了一种名为Allegro的工具,可使用人工智能精确模拟由数千万个原子组成的系统。

Kozinsky和他的团队使用世界第八大超级计算机Perlmutter模拟了艾滋病病毒蛋白质外壳中的4400万个原子。他们还模拟了其他常见的生物分子,如纤维素、血友病患者体内缺失的一种蛋白质和一种广泛传播的烟草植物病毒。

“任何本质上由原子组成的东西,都可以用这种方法以极高的精度进行模拟,现在还可以进行大规模模拟。”Kozinsky强调,这种工具的应用绝不局限于这个领域。它还可以用于解决材料科学中的许多问题,如电池、催化剂和半导体研究领域。

为了能够模拟如此大量的原子,研究人员使用了一种名为神经网络的人工智能计算从各个角度来看都是对称的原子之间的相互作用。

同样来自哈佛大学的团队成员Albert Musaelian说:“当你开发的网络从根本上包含这些对称性时,其准确性和其他属性都会得到很大改善,比如模拟的稳定性,以及机器模型学习的速度。”

英国剑桥大学的Gábor Csányi表示:“这是编程的杰作,证明了这些机器学习的能力是可以扩展的。”

但Csányi也指出,模拟这样的生物分子更多的是为了证明该工具适用于大型系统,对研究人员并没有实际帮助,因为生物化学家已经拥有了运行得更快更精确的工具。新工具可能对具有大量原子的材料有用,这些材料会在很短的时间内承受冲击和极端的力,比如在行星内核中。(文乐乐)

相关论文信息:

https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.10061