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首個(gè)原子間勢(shì)函數(shù)預(yù)訓(xùn)練模型DPA-1發(fā)布 勢(shì)能函數(shù)生產(chǎn)真正進(jìn)入新范式

來(lái)源:中企經(jīng)濟(jì)網(wǎng)時(shí)間:2022-12-26 17:16:53

近日,AI for Science領(lǐng)域最大的開(kāi)源社區(qū)DeepModeling舉辦了2022年社區(qū)年會(huì)。會(huì)上,北京科學(xué)智能研究院(AI for Science Institute,Beijing)聯(lián)合深勢(shì)科技,發(fā)布了首個(gè)覆蓋元素周期表近70種元素的深度勢(shì)能原子間勢(shì)函數(shù)預(yù)訓(xùn)練模型—— DPA-1該成果由北京科學(xué)智能研究院、深勢(shì)科技、北京應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)研究所共同研發(fā)。

DPA-1被譽(yù)為自然科學(xué)界的GPT。2020年,DPA-1雛形曾與預(yù)訓(xùn)練語(yǔ)言模型GPT-3共同入選了世界人工智能十大重要成果。DPA-1可模擬原子規(guī)模高至100億,目前已經(jīng)在高性能合金、半導(dǎo)體材料設(shè)計(jì)等應(yīng)用場(chǎng)景中證明了其領(lǐng)先性和優(yōu)越性。這一突破也是AI for Science走向大規(guī)模工程化的重要里程碑。

早在2020年,北京科學(xué)智能研究院與深勢(shì)科技團(tuán)隊(duì)通過(guò)將機(jī)器學(xué)習(xí)與高性能計(jì)算相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了1億原子第一性原理精度的分子動(dòng)力學(xué)模擬,獲當(dāng)年全球高性能計(jì)算領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)“戈登·貝爾”獎(jiǎng)。此次發(fā)布的 DPA-1,在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化高性能算法,將模擬上限提升至100億原子數(shù)量級(jí)。

研究人員還通過(guò)可視化模型元素信息,發(fā)現(xiàn)其在空間呈螺旋狀分布,并且巧妙地和元素周期表中位置一一對(duì)應(yīng),元素周期表中同周期元素沿著螺旋下降方向排列,而垂直螺旋方向則對(duì)應(yīng)著同一主族元素分布,這也證明了此預(yù)訓(xùn)練模型具有良好的可解釋性。

對(duì)于從事材料設(shè)計(jì)研究的科研人員,可基于DPA-1快速構(gòu)建高精度、方便易用的原子間勢(shì)函數(shù)模型,利用人工智能技術(shù)進(jìn)行分子模擬,設(shè)計(jì)創(chuàng)新材料,洞見(jiàn)研究方向,減少不必要的實(shí)驗(yàn),大幅度縮短研發(fā)周期,降低研發(fā)成本。

近些年來(lái),隨著科學(xué)界對(duì)AI for Science 研究范式的認(rèn)可和實(shí)踐,微觀科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了大量的數(shù)據(jù)積累和模型探索,這為領(lǐng)域預(yù)訓(xùn)練模型構(gòu)建提供了誕生基礎(chǔ)。DPA-1利用注意力機(jī)制等構(gòu)造,大幅提高了模型遷移能力和元素容量,使用少量數(shù)據(jù)即可獲得高精度模型,顯著減少建模開(kāi)銷。就像Bert的出現(xiàn)徹底改變了自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域,這一預(yù)訓(xùn)練大模型的誕生意味著勢(shì)能函數(shù)的生產(chǎn)也真正進(jìn)入“預(yù)訓(xùn)練+少量數(shù)據(jù)微調(diào)”的新范式。

據(jù)悉,此成果已經(jīng)貢獻(xiàn)在 DeepModeling 開(kāi)源社區(qū),并在科學(xué)智能廣場(chǎng)正式公開(kāi)。北京科學(xué)智能研究院與深勢(shì)科技希望基于此和全球各界人士推動(dòng)建立更加開(kāi)源開(kāi)放的科研生態(tài),加速領(lǐng)域內(nèi)原始創(chuàng)新的速度。

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