近期，Microsoft Research AI for Science團(tuán)隊推出MatterSim模型，實現(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)測性能，推動材料科技發(fā)展步入數(shù)字新時代。

材料創(chuàng)新對于諸如納米電子學(xué)、能源儲存以及醫(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)計中的難點在于如何在無需實際合成和測試的前提下預(yù)測其特性。

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，再加上合成及運行所需的極其寬泛的溫度、壓力范圍，這無疑加大了預(yù)測材料性質(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，研究人員運用了主動學(xué)習(xí)、分子動力學(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。

此項數(shù)據(jù)生成策略保證了模型對材料空間的全面覆蓋，使其能以媲美第一性原理預(yù)測的精準(zhǔn)度，預(yù)測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)測時，可將數(shù)據(jù)需求量減少高達(dá)90%-97%。通過針對特定任務(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)期的實驗精度模擬。