| 2020 年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞 |
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| 機(jī)器學(xué)習(xí)模擬上億原子：中美團(tuán)隊(duì)獲2020高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)戈登貝爾獎(jiǎng) |
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機(jī)器學(xué)習(xí)+ 物理模擬+ 高性能計(jì)算 = 新的科學(xué)范式
2020年11月19日，由中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副研究員賈偉樂、中國(guó)科學(xué)院院士鄂維南、北京大數(shù)據(jù)研究院研究員張林峰及其合作者共同完成的應(yīng)用成果，獲得國(guó)際高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)——戈登貝爾獎(jiǎng)。該項(xiàng)工作在國(guó)際上首次采用智能超算與物理模型的結(jié)合，引領(lǐng)了科學(xué)計(jì)算從傳統(tǒng)的計(jì)算模式朝著智能超算的方向前進(jìn)。
第一性原理分子動(dòng)力學(xué)以其高精度和算法復(fù)雜著稱，長(zhǎng)期以來，其計(jì)算的空間尺度和時(shí)間尺度受算法和算力限制，即使利用世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，也只能計(jì)算數(shù)千原子體系，模擬時(shí)長(zhǎng)在皮秒量級(jí)。
本次研究工作利用智能超算技術(shù)，比過去所有的同類工作計(jì)算空間尺度至少增大100倍，同時(shí)將計(jì)算速度提高至少1000倍，達(dá)到了雙精度浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算91PFLOPS、混合單精度162PFLOPS、混合半精度274PFLOPS，在極限情況下，可以達(dá)到史無前例的1.17EFLOPS，將分子動(dòng)力學(xué)極限提升了數(shù)個(gè)量級(jí)，達(dá)到了上億原子的體系規(guī)模，同時(shí)保證了「從頭算（ab initio）」的高精度。研究團(tuán)隊(duì)還采用該方法模擬了銅納米晶粒拉伸后產(chǎn)生位錯(cuò)的過程，這是傳統(tǒng)第一性原理方法無法模擬的大尺度計(jì)算。
據(jù)了解，基于深度學(xué)習(xí)的分子動(dòng)力學(xué)模擬通過高性能計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)的有機(jī)結(jié)合，將精確的物理建模帶入了更大尺度的材料模擬中，有望在將來為力學(xué)、化學(xué)、材料、生物乃至工程領(lǐng)域解決實(shí)際問題發(fā)揮更大作用。
中科院計(jì)算所學(xué)術(shù)所長(zhǎng)孫凝暉院士評(píng)價(jià)指出，該項(xiàng)工作的創(chuàng)新點(diǎn)在于，在國(guó)際上首次采用智能超算與物理模型的結(jié)合，引領(lǐng)了科學(xué)計(jì)算從傳統(tǒng)的計(jì)算模式朝著智能超算的方向前進(jìn)。
戈登貝爾獎(jiǎng)設(shè)立于1987年，由國(guó)際計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）于每年11月頒發(fā)，旨在獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)代前沿的并行計(jì)算研究成果，特別是高性能計(jì)算創(chuàng)新應(yīng)用的杰出成就，被譽(yù)為“超級(jí)計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)”�！�
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2021年2月增刊 聚焦)