微軟發(fā)布MatterSim模型，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)材料性能與行為

近期，Microsoft Research AI for Science團(tuán)隊(duì)推出MatterSim模型，實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜元素、溫度及壓力條件下精確模擬材料并預(yù)測(cè)性能，推動(dòng)材料科技發(fā)展步入數(shù)字新時(shí)代。

材料創(chuàng)新對(duì)于諸如納米電子學(xué)、能源儲(chǔ)存以及醫(yī)學(xué)健康等關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步有著重大影響。而材料設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)在于如何在無(wú)需實(shí)際合成和測(cè)試的前提下預(yù)測(cè)其特性。

由于新材料涉及到化學(xué)元素周期表中118種元素的任意搭配，再加上合成及運(yùn)行所需的極其寬泛的溫度、壓力范圍，這無(wú)疑加大了預(yù)測(cè)材料性質(zhì)和行為模擬的難度。

然而，借助深度學(xué)習(xí)技術(shù)，MatterSim模型成功學(xué)習(xí)了原子間的相互作用，從而能在絕對(duì)零度至5000開爾文、從標(biāo)準(zhǔn)氣壓到一億倍氣壓的廣闊范圍內(nèi)，模擬包括金屬、氧化物、硫化物、鹵化物在內(nèi)的各種材料及其不同形態(tài)（如晶體、非晶固體和液體）。

MatterSim的訓(xùn)練過程采用了大規(guī)模的合成數(shù)據(jù)。為此，研究人員運(yùn)用了主動(dòng)學(xué)習(xí)、分子動(dòng)力學(xué)模擬和生成模型等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建出高效的數(shù)據(jù)生成方案。

此項(xiàng)數(shù)據(jù)生成策略保證了模型對(duì)材料空間的全面覆蓋，使其能以媲美第一性原理預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)度，預(yù)測(cè)材料在原子層次上的能量、力和應(yīng)力。

此外，MatterSim在進(jìn)行精細(xì)材料模擬和性能預(yù)測(cè)時(shí)，可將數(shù)據(jù)需求量減少高達(dá)90%-97%。通過針對(duì)特定任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，MatterSim僅需3%的原始數(shù)據(jù)便可達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)精度模擬。