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深勢科技今日宣布已經(jīng)完成分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件DeePMD-kit向Graphcore（擬未）IPU硬件的遷移，表示IPU已經(jīng)正式支持DeePMD-kit這一榮獲戈登貝爾獎的前沿分子動(dòng)力學(xué)模型，自此，研究者可以在IPU上進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)應用和材料模擬的探索。深勢科技和Graphcore將基于IPU，繼續發(fā)掘AI在科學(xué)計算上的潛力，共同探索基于分子動(dòng)力學(xué)模擬的科學(xué)計算、藥物設計、材料設計和新型能源等場(chǎng)景。目前，開(kāi)發(fā)者已經(jīng)可以在Graphcore的GitHub中獲取基于IPU硬件遷移完成的DeePMD-kit。 AI賦能HPC：DeePMD-kit為分子動(dòng)力學(xué)模擬帶來(lái)顛覆性革新 DeePMD-kit是深度勢能分子動(dòng)力學(xué)的開(kāi)源項目。分子動(dòng)力學(xué)是一套分子模擬方法，該方法主要依靠牛頓力學(xué)來(lái)模擬分子體系的運動(dòng)。分子動(dòng)力學(xué)在微觀(guān)世界模擬中起著(zhù)承載作用，在物理、化學(xué)、生物、材料科學(xué)以及力學(xué)等領(lǐng)域都有著(zhù)非常重要的應用。 長(cháng)期以來(lái)，傳統的分子動(dòng)力學(xué)面臨著(zhù)一種“快而不準”和“準而不快”的難題。分子動(dòng)力學(xué)的關(guān)鍵在于通過(guò)構建勢函數以精準刻畫(huà)體系中原子的受力情況。勢函數構建通常有兩類(lèi)方法，一種是經(jīng)驗力場(chǎng)，即用經(jīng)驗參數擬合原子之間的受力，主要擬合的對象是實(shí)驗。這類(lèi)方法的計算簡(jiǎn)單，擴展性佳，能模擬很大的尺度。但構建勢函數的過(guò)程較長(cháng)，需要花費大量時(shí)間和精力，并且擴展性不好，每加入一個(gè)新體系都需要重新構建勢函數；另一類(lèi)方法則從量子力學(xué)出發(fā)，基于量子力學(xué)進(jìn)行適當簡(jiǎn)化，應用密度泛函理論和第一性原理刻畫(huà)原子受力。這類(lèi)方法精確，但是可以處理的原子體系通常比較小。 而深勢科技成功將DeePMD-kit進(jìn)行了并行化，首次實(shí)現了具有AIMD精度的第一性原理分子動(dòng)力學(xué)模擬的商業(yè)與原子規模的應用，為分子動(dòng)力學(xué)提供了革命性的高性能解決方案，正是由于其極具創(chuàng )新性，深勢科技的這一項目在2020年獲得了全球計算機高性能計算領(lǐng)域的最高獎項戈登貝爾獎。 “IPU硬件以及Poplar SDK環(huán)境很適合進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬。我們和Graphcore共同對框架和算法進(jìn)行了定制化優(yōu)化，最終實(shí)現了DeePMD-kit遷移至IPU硬件。整個(gè)遷移過(guò)程非常成功，所有DeePMD-kit推理相關(guān)的功能均能成功部署到IPU硬件上，性能得到了提升，從而實(shí)現在IPU上進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)的應用和材料模擬�！鄙顒菘萍妓惴ㄑ芯繂T路登輝說(shuō)道。 IPU將先進(jìn)的AI能力輸入到分子動(dòng)力學(xué) IPU（智能處理器）是Graphcore公司為機器智能工作負載從零設計的處理器，此次深勢科技將分子維度的微觀(guān)世界部署至IPU上，將先進(jìn)的AI方法和硬件帶入到分子動(dòng)力學(xué)這一傳統科學(xué)計算領(lǐng)域，這是一次意義非凡的探索，科學(xué)計算的邊界再次被推遠，更多潛能在A(yíng)I的撬動(dòng)下被激發(fā)。 深勢科技選擇IPU進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)任務(wù)遷移和模擬，原因在于IPU在硬件、軟件以及遷移成本上都有顯著(zhù)優(yōu)勢。在硬件上，IPU硬件比較適合分子動(dòng)力學(xué)模擬發(fā)展，尤其是可以提供良好的節點(diǎn)間通信�！按舜魏虶raphcore公司合作，是我們向Multi-device硬件擴張上的一個(gè)積極探索，我們發(fā)現，IPU相較于傳統的AI芯片，對于分子動(dòng)力學(xué)模擬具有特殊的加速效果�！甭返禽x表示。 Poplar軟件助力分子動(dòng)力學(xué)模型輕松轉移至IPU 軟件上，Graphcore Poplar SDK良好的易用性非常適合進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，開(kāi)發(fā)者將DeePMD-kit轉移到IPU的過(guò)程非常輕松快速，軟件遷移成本低。 “在發(fā)現IPU架構天然適用于分子動(dòng)力學(xué)之后，我們開(kāi)始憂(yōu)慮我們的模型任務(wù)是否可以平滑轉移至IPU上，結果在合作的早期，我們兩個(gè)實(shí)習生利用暑假閑余時(shí)間便在IPU上將DeePMD-kit運行了起來(lái)�！鄙顒菘萍妓惴ㄑ芯繂T路登輝表示，“把DeePMD-kit的算法任務(wù)從GPU轉移到IPU，就像一個(gè)工程師從C++換到Python進(jìn)行編程，這個(gè)過(guò)程很美妙�！� 總結來(lái)說(shuō)，Graphcore與深勢科技合作的意義在于，建立了在IPU上實(shí)施分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件的技術(shù)訣竅，也證明了IPU和Poplar SDK優(yōu)秀的通用性。同時(shí)也豐富了DeePMD-kit的硬件平臺多樣性，為科學(xué)計算、藥物設計、材料設計等基于分子動(dòng)力學(xué)模擬的應用場(chǎng)景提供了更多可能性，也為通過(guò)機器學(xué)習的方式賦能傳統物理應用提供了更多可能性。 深勢科技首席科學(xué)家張林峰表示：“實(shí)踐證明，Graphcore的IPU硬件以及相應的SDK環(huán)境非常適合分子動(dòng)力學(xué)模擬，從整個(gè)開(kāi)源社區發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，這也是一次有益的嘗試和探索。此次成功向IPU的遷移僅僅是一個(gè)開(kāi)始。無(wú)論是從IPU硬件和Poplar軟件屬性上來(lái)說(shuō)，還是從DeePMD-kit本身方法的算法上來(lái)說(shuō)，IPU都很有優(yōu)勢，并且仍有相當程度的潛力可以發(fā)掘。未來(lái)我們會(huì )繼續和Graphcore在硬件以及軟件算法、適配、協(xié)作上進(jìn)行更多的探索，更好地推動(dòng)DeepModeling開(kāi)源社區的發(fā)展�！� Graphcore大中華區總裁兼全球首席營(yíng)收官盧濤表示：“Graphcore IPU面向下一代機器智能，和Poplar SDK共同設計，創(chuàng )新的架構和軟件棧使得它能夠快捷地跨領(lǐng)域遷移。Graphcore對DeePMD-kit的支持是Graphcore在全方位業(yè)務(wù)場(chǎng)景落地的又一個(gè)里程碑，也是Graphcore和合作伙伴共同建設繁榮社區的實(shí)踐之一。Graphcore將和包括深勢科技在內的合作伙伴繼續深化合作，共同推進(jìn)應用落地，持續觸發(fā)創(chuàng )新�！� |
