高精度 大規模“AI+超算”助力龐大系統的精確模擬
(資料圖)
人工智能技術蓬勃發展使得原子模擬精度大幅提升。在AI的幫助下，世界上強大的超級計算機之一運行了由數千萬個原子組成的精確仿真。
目前，受限于算力，對原子行為、相互作用和演化進行詳細描述的模擬僅限于小分子的近似仿真，為目標分子提取出的詳細特征十分有限。如今，哈佛大學的鮑里斯·科津斯基（Boris Kozinsky）和同事開發了一款名為Allegro的人工智能工具，可精確模擬由數千萬個原子組成的系統。
科津斯基及其團隊使用了位列全球第八的超級計算機Perlmutter，模擬HIV蛋白質外殼中涉及的4400萬個原子。他們還模擬了其他常見的生物分子，比如血友病患者體內缺失的一種蛋白質以及一種具有普遍傳播性的煙草植物病毒。
科津斯基表示：“基本上任何由原子構成的物質，都可以用這些方法以極高的精度進行模擬，大規模的模擬也同樣適用。這是一個演示，但不局限于這個領域。”他說，該系統還可解決研究材料科學中的許多問題，比如電池、催化劑和半導體等的研究。為了能夠模擬如此大量的粒子，研究人員使用了一種名為神經網絡的人工智能來計算從每個角度都對稱的原子之間的相互作用，這一原理被稱為協變性。
同樣來自哈佛大學的團隊成員艾伯特·穆薩連（Albert Musaelian）說：“當開發出的網絡從根本上包括這些對稱性時，那么就能在準確性以及其他屬性上實現巨大改進，比如模擬的穩定性或者機器學習模型在處理更多數據時的學習速度。”
“這是編程領域的突破性進展，展現了機器學習在可擴展性方面的潛能。”劍橋大學加博爾·查尼（Gabor Csanyi）表示。談及該系統能否進一步推動生物分子研究，查尼表示，目前用于生物化學研究的系統在準確性和運行速度方面已有不錯的性能，該系統在人工智能方面的優勢，或將更適用于諸如行星地核領域的研究，一方面其包含數量龐大的原子，另一方面涉及短時間內的原子相互作用。
（來源：《新科學家》 作者：Alex Wilkins 翻譯：吳雙）
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