近日，深势科技宣布已经完成分子动力学模拟软件DeePMD-kit向Graphcore的IPU硬件的迁移，表示IPU已经正式支持DeePMD-kit这一荣获戈登贝尔奖的前沿分子动力学模型，自此，研究者可以在IPU上进行分子动力学应用和材料模拟的探索。目前，开发者已经可以在Graphcore的GitHub中获取基于IPU硬件迁移完成的DeePMD-kit。
DeePMD-kit是深度势能分子动力学的开源项目。分子动力学是一套分子模拟方法，该方法主要依靠牛顿力学来模拟分子体系的运动。分子动力学在微观世界模拟中起着承载作用，在物理、化学、生物、材料科学以及力学等领域都有着非常重要的应用。长期以来，传统的分子动力学面临着一种“快而不准”和“准而不快”的难题。分子动力学的关键在于通过构建势函数以精准刻画体系中原子的受力情况。势函数构建通常有两类方法，一种是经验力场，即用经验参数拟合原子之间的受力，主要拟合的对象是实验。这类方法的计算简单，扩展性佳，能模拟很大的尺度。但构建势函数的过程较长，需要花费大量时间和精力，并且扩展性不好，每加入一个新体系都需要重新构建势函数；另一类方法则从量子力学出发，基于量子力学进行适当简化，应用密度泛函理论和第一性原理刻画原子受力。这类方法精确，但是可以处理的原子体系通常比较小。而深势科技成功将DeePMD-kit进行了并行化，首次实现了具有AIMD精度的第一性原理分子动力学模拟的商业与原子规模的应用，为分子动力学提供了革命性的高性能解决方案，正是由于其极具创新性，深势科技的这一项目在年获得了全球计算机高性能计算领域的最高奖项戈登贝尔奖。深势科技选择IPU进行分子动力学任务迁移和模拟，原因在于IPU在硬件、软件以及迁移成本上都有显著优势。在硬件上，IPU硬件比较适合分子动力学模拟发展，尤其是可以提供良好的节点间通信。IPU（智能处理器）是Graphcore公司为机器智能工作负载从零设计的处理器，软件上，GraphcorePoplarSDK良好的易用性非常适合进行分子动力学模拟，开发者将DeePMD-kit转移到IPU的过程非常轻松快速，软件迁移成本低。“在发现IPU架构天然适用于分子动力学之后，我们开始忧虑我们的模型任务是否可以平滑转移至IPU上，结果在合作的早期，我们两个实习生利用暑假闲余时间便在IPU上将DeePMD-kit运行了起来。”深势科技算法研究员路登辉表示，“把DeePMD-kit的算法任务从GPU转移到IPU，就像一个工程师从C++换到Python进行编程，这个过程很美妙。”总结来说，Graphcore与深势科技合作的意义在于，建立了在IPU上实施分子动力学模拟软件的技术诀窍，也证明了IPU和PoplarSDK优秀的通用性。同时也丰富了DeePMD-kit的硬件平台多样性，为科学计算、药物设计、材料设计等基于分子动力学模拟的应用场景提供了更多可能性，也为通过机器学习的方式赋能传统物理应用提供了更多可能性。