一直以来,人们都希望从第一性原理、从薛定谔方程这种最基本的规律出发,求解材料、药物、化工等普遍关心的微观世界的秘密。但由于算法过于复杂,哪怕用超级计算机,也只能算几十个、几百个原子规模的体系,但一个蛋白,加上周围的环境,至少几万、几十万个分子。换句话说,即便人类熟知微观世界的基本规律,但微观世界的复杂现象依旧无法用计算机模拟。
如何决定一款药物或者材料的性能,是一个原则上可算但实际上因复杂度太高做不了的事情。这个难点,正是AI可以发挥作用的起点。
张林峰表示,微观世界的数据通过AI学习,能够让AI掌握相应应用方向的物理规律。同时,AI也能做更大规模、更长时间尺度的计算,然后在高性能计算的优化下达到新的极致。
最终,项目团队通过机器学习将分子动力学极限从基线提升到了1亿原子的惊人数量,同时仍保证了从头算的高精度,效率是之前人类基线水平的1000倍。这是第一次把AI和物理规律、物理方程以及高性能计算紧密的结合。
回溯过往,戈登·贝尔奖的评选一直鼓励用最大规模的高性能算力去做最好的应用。张林峰团队的项目之所以获奖,其更大的意义就是能解决实际问题,并把相关行业的人才聚合到一起。
张林峰用“重构”这个关键词定位这项获奖成果的核心意义。“它更广泛的影响在于学科的重构。其实所有这些行业已经因为AI和计算能力的提升被重构了。这样的重构,也意味着人们的知识体系、协同模式以及复合学科的重组。”过去,数理化、计算机、生物医药和材料都是分散的学科,这些学科之下又分了很多类型,这些细分类型零散分布于这些学科下设的三级目录中。而基于AI的分子动力学模拟方法,将精确的物理建模带入到更大尺度的材料模拟中,为打通力学、化学、材料、生物乃至工程学科,解决实际问题发挥出积极作用。
|