創新化學品與加速化學運算!微軟 Azure Quantum Elements 新增兩大功能
日前微軟宣布在Azure Quantum Elements新增生成式化學與加速密度泛函理論兩大功能,讓AI為科學家賦能,應對研究中的挑戰,並宣稱這些突破可以協助科學家將化學開發時間從未來250年縮短為未來25年。
Azure Quantum Elements
微軟於2023年6月推出 Azure Quantum Elements,這套是用於加速目前化學與材料科學開發的系統。微軟 CEO Satya Nadella 曾於發表該系統時提及,目標是將未來250年的化學和材料科學進步壓縮到未來25年。
Azure Quantum Elements 透過高效能運算(HPC)、AI和量子計算方面的最新突破來加速科學發現,如:加速研發流程、縮短影響時間與成本、新增新材料發展可能性等,透過系統可讓研究人員在實驗規模、速度與準確性都達到前所未有的發展。
微軟設想未來研究人員會利用新能力設計新分子,因此提供研究人員透過對話式AI協助搜尋論文、公司內部開發數據,並使用Copilot安排研究規劃。Azure Quantum Elements 會針對特定領域知識進行推理並推薦更好的研究方向,選出有可能的化學分子後,Azure Quantum Elements會協助創造這些化學分子並透過AI篩選使其完善,再加以模擬、計算、推理,直到選出最有可能的名單。
生成式化學
目前已知的分子化合物與物質超過上億種,還有更多尚未被發現。化學研究需要先縮小研究分子的範圍,找到適合應用的少數分子,通常研究人員會關注曾被研究過的化合物,限制研究空間。
生成式AI能協助揭露目前估計1060種可能原子組合中的一大部分,而微軟此次推出生成式化學可以加速簡化尋找過程,協助科學家發現或設計具有所需特性的化合物。
可以向Azure Quantum Elements提供分子所需特性、參考分子,資料便會生成基礎分子,並啟動引導AI生成,研究人員便可以指定大方向特性,如模型、分子數量、關鍵特性、毒性等,這些資訊便會發送回AI生成,再啟動微調作業。
透過AI引導的合成計畫,縮小潛在候選分子的數量,也可以排除難以合成的分子、預測合成途徑,最終進行高效能運算,提供最終候選分子,研究人員可從中選擇最有希望進行實驗室合成與測試的分子。
生成式化學的出現可為許多產業帶來突破性發展,包含協助石油或天然氣公司發現更強燃料添加劑以延長發動機壽命,或是協助黏著劑公司創造新的化學品可以強化附著力,同時去除不需要的殘留物。
加速DFT(密度泛函理論)
DFT是計算化學最受歡迎的方法之一,其效率和精確度在模擬量子力學特性方面表現優異。可協助讓研究人員能夠模擬並研究原子、分子和奈米粒子,以及表面及界面的電子結構等,進而預測介電常數、游離電位、極化性等特性。研究人員便可以調整特行,為特定應用進行最佳化。
但大多數的DFT程式需要使用者直接在HPC環境執行,而且在傳統HPC硬體執行DFT需要大量運算能力,也會被研究或設計的分子複雜度和規模增加而限制。
Azure Quantum Elements推出的加速DFT是用於模擬分子電子結構的程式碼,能在數小時內確定含有數千個原子的分子特性,平均速度比廣泛使用的開源DFT程式碼PySCF快20倍
(圖片來源/擷取自微軟官方部落格)
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