“工欲善其事，必先利其器。”在搞科研的過(guò)程中，少不了“利器”加持。由上海交通大學(xué)重慶人工智能研究院自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首款多體智能軟件“微著”，讓科研人員的科研之路一路“開(kāi)掛”。

5月16日，記者從該研究院獲悉，“微著”首款旗艦產(chǎn)品——隨機(jī)分批分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件云計(jì)算平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“微著”云計(jì)算平臺(tái)）近日正式上線(xiàn)，并邀請(qǐng)科研人員實(shí)測(cè)體驗(yàn)。

從微觀到宏觀

快速求解超大規(guī)模多體問(wèn)題

這款科研“神器”究竟有多厲害？要解答這個(gè)問(wèn)題，首先要搞清楚什么是多體問(wèn)題。

“在科幻小說(shuō)《三體》中，三體人所在星系，有3個(gè)‘太陽(yáng)’。它們?cè)谙嗷ヒψ饔孟?，發(fā)生著極其復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，且規(guī)律難以預(yù)測(cè)。試想一下，如果有千萬(wàn)個(gè)、甚至上億個(gè)‘太陽(yáng)’呢？”“微著”云計(jì)算平臺(tái)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人趙騰博士說(shuō)，三體問(wèn)題難以解決，推廣到多體問(wèn)題則更難解決了。

“微著”軟件，于去年9月正式發(fā)布?！啊⒅⒁狻?jiàn)微知著’，就是以微觀尺度的多體粒子模擬手段探索自然和社會(huì)。”趙騰解釋?zhuān)鳛橐豢钔ㄓ每茖W(xué)計(jì)算平臺(tái)，它可以從微觀到宏觀、對(duì)不同尺度問(wèn)題進(jìn)行模擬，快速求解超大規(guī)模多體問(wèn)題，應(yīng)用于材料科學(xué)、生物醫(yī)藥、社會(huì)科學(xué)、群體智能等諸多領(lǐng)域，填補(bǔ)我國(guó)在多體問(wèn)題微觀仿真領(lǐng)域的空白。

“超算中心”強(qiáng)大

多核CPU并行效率高達(dá)95%

“以材料科學(xué)為例，從微觀世界來(lái)看，一種材料就是由上億個(gè)粒子組成的復(fù)雜系統(tǒng)，好比是三體人所在的星系有上億個(gè)‘太陽(yáng)’。”趙騰介紹，盡管這個(gè)系統(tǒng)很復(fù)雜，但“微著”云計(jì)算平臺(tái)擁有強(qiáng)大的“超算中心”，如果要進(jìn)行材料性能優(yōu)化，它可以通過(guò)模擬計(jì)算，找出上述粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，得到相關(guān)參數(shù)和條件，并給出最優(yōu)解決方案，讓科研人員在此基礎(chǔ)上展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。

值得一提的是，對(duì)比現(xiàn)有主流的科學(xué)計(jì)算軟件，“微著”云計(jì)算平臺(tái)的多核CPU并行效率實(shí)現(xiàn)大幅提升，高達(dá)95%。

“并行效率是衡量計(jì)算速度的重要指標(biāo)之一。”趙騰解釋?zhuān)騻€(gè)比方來(lái)說(shuō)，如果“微著”云計(jì)算平臺(tái)和現(xiàn)有主流軟件都擁有一個(gè)“超算中心”，各自的CPU內(nèi)核數(shù)量均為10000個(gè)。運(yùn)行時(shí)，“微著”云計(jì)算平臺(tái)能調(diào)動(dòng)9000個(gè)核工作，而現(xiàn)有軟件只能調(diào)動(dòng)兩三千個(gè)核工作，“微著”云計(jì)算平臺(tái)能算得更快，大幅提升科研計(jì)算效率，縮短研發(fā)周期。

目前，“微著”云計(jì)算平臺(tái)正與國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行深度對(duì)接，計(jì)劃于6月正式入駐。在原創(chuàng)算法的基礎(chǔ)上，有了國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)大算力資源加持，軟硬件協(xié)同加速，“微著”云計(jì)算平臺(tái)就能為使用者提供更好的服務(wù)和體驗(yàn)。

投入應(yīng)用

項(xiàng)目前期研究時(shí)間減少一半

據(jù)悉，“微著”團(tuán)隊(duì)目前已與國(guó)內(nèi)多家高?？蒲袌F(tuán)隊(duì)合作，在科研項(xiàng)目中進(jìn)行應(yīng)用。

比如，在上海交大團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)有關(guān)全固態(tài)電池的項(xiàng)目研究中，“微著”云計(jì)算平臺(tái)已經(jīng)展露了拳腳。

“固態(tài)電池作為一種新興技術(shù)，是儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的重要方向。它是使用固態(tài)電解質(zhì)替代了傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池中的電解液和隔膜，因此，固態(tài)電解質(zhì)會(huì)直接影響電池的性能?！壁w騰介紹。

此前，科研人員實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著電池反復(fù)充放電，固態(tài)電解質(zhì)的性能會(huì)有所損失。

如何讓電池保持性能？“微著”團(tuán)隊(duì)通過(guò)建模、計(jì)算、分析，將微觀世界可視化，開(kāi)展項(xiàng)目前期研究，并從中找出鋰離子電導(dǎo)率衰減是導(dǎo)致固態(tài)電解質(zhì)性能損失的核心問(wèn)題。

與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，給出了精準(zhǔn)調(diào)控這一指標(biāo)的最優(yōu)方案，比如在原有材料的基礎(chǔ)上加入什么材料、加多少量等，讓鋰離子電導(dǎo)率維持在較高水平。有了這樣的精準(zhǔn)指引，科研人員再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以及開(kāi)展后續(xù)的科研工作，就達(dá)到了事半功倍的效果。

“前期研究目前已經(jīng)完成，實(shí)踐證明，科研計(jì)算效率大幅提高，讓我們的研究時(shí)間比傳統(tǒng)算法減少了一半?！壁w騰說(shuō)。

此外，除了軟硬件協(xié)同加速以外，“微著”云計(jì)算平臺(tái)還具有平臺(tái)開(kāi)放、代碼開(kāi)源、國(guó)產(chǎn)芯片適配等優(yōu)勢(shì)，讓科研人員可以廣泛應(yīng)用，同時(shí)解決了在多體問(wèn)題模擬領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)問(wèn)題。

新重慶-重慶日?qǐng)?bào)首席記者 張亦筑