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[问答] 一百年前的今天，他推开通往微观世界的大门

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轻语之夏 发表于 2022-7-2 15:23:14 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
1922年6月22日，丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）完成了在哥廷根大学“关于原子结构理论”的系列演讲。这次演讲大受欢迎，吸引了泡利、海森堡等一大批后来被写入教科书的物理学家，通往微观世界的大门也由此徐徐打开。由于这次演讲的历史意义，人们将玻尔演讲的日子称为“玻尔节”。
你可能不知道，玻尔还曾是丹麦国家足球队守门员；
你可能不知道，为纪念玻尔，人类发现的第107号元素被命名为“𬭛”（Bohrium）；
你可能不知道，百年后的今天，深势科技推出微尺度科学计算云平台，取名Bohrium。
期待Bohrium在“AI for Science”的时代，助力科学家推开微观世界的下一扇大门。
01 通往微观世界的大门

在那个乌云笼罩物理学基础理论的年代，玻尔首次将量子化概念引入到原子结构模型，成功地解释了氢原子光谱，使人类在探索原子内部运动规律的历程中迈出了坚实的一步。由于对于原子结构理论的贡献，玻尔于1922年获得诺贝尔物理学奖。
与玻尔的学术成就相比毫不逊色的是他的学术作风与人格魅力，泡利、海森堡、玻恩、狄拉克等一批杰出的青年物理学家因此团结在玻尔1921年创立的哥本哈根研究所中——这里很快成为了彼时国际物理学三大研究中心之一，总计获得至少9次诺贝尔物理学奖。玻尔倡导“平等、自由讨论和相互紧密合作的浓厚学术气氛”——这在后世被广泛地称为“哥本哈根精神”。
1926年，薛定谔提出享誉世界的薛定谔方程。随之玻恩对薛定谔方程进行了概率解释，海森堡于1927年提出不确定性原理，玻尔于1928提出互补原理，对量子力学的“哥本哈根诠释”逐渐形成。短短几年内，量子力学的体系基本搭建成型。自此，人类开启了通往微观世界的大门。

一百年前的今天，他推开通往微观世界的大门 第1张图片
图1 尼尔斯·玻尔与哥本哈根研究所（后命名为尼尔斯·玻尔研究所）
02 对抗“维数灾难”的百年征程

薛定谔方程简洁优雅地揭示了微观粒子的运动规律，为我们求解任意体系提供了理论上的可能。但是，推开微观世界的大门后，人们看到的并非是想象中的朗朗晴天。一朵名为“维数灾难”的乌云跨越百年，延续至今。随着问题维数的上升，问题求解的难度往往呈指数增长。克服“维数灾难”成为了人类实现通过物理学基本定律求解万物梦想的终极挑战。
百年前的纸笔时代，克服“维数灾难”靠的是天才的灵光闪现。强如狄拉克，也只能在1929年感慨：“大部分的物理问题和所有的化学问题在数学原理上已全然清楚，仅存的问题便是求解数学方程的巨大复杂性。”除有限简单体系外，绝大多数人们关心的微观问题并没有纸笔可推导的解析答案。
到了计算机时代（1946-），计算成为了科学研究除理论、实验外的第三大工具。尽管“维数灾难”仍然存在，但以密度泛函理论为代表的很多近似方法推动了微观世界研究的蓬勃发展。与此同时，多尺度方法的发展让人们在不同应用领域的各个尺度上形成了一系列解决方案。到最后，人们只剩下一个问题：面向实际需求，如何算得更大、算得更快、算得更准？
此时，人工智能（AI）来了。21世纪以来，算法、算力、数据的发展与结合使得AI最终实现了质的飞跃，在计算机视觉、自然语言处理等领域取得了重大突破。AI给了我们对复杂高维函数的有效表示工具，这正是克服“维数灾难”的不二法宝。对于计算科学家来说，DeePMD等AI驱动的解决方案正呈现井喷之势，科学计算生产力正得到极大发展，一个“AI for Science”的时代正在到来。
玻尔演讲的百年之后，人类对微观世界的探索正进入新一轮高潮。从计算辅助实验到计算替代实验正在成为可能。此时，制约科学家生产力的，除了天空，便只剩下落后的生产工具——科学家们需要一个开箱即用、算力充沛、开发灵活、协作便利的科研平台工具！

一百年前的今天，他推开通往微观世界的大门 第2张图片
图2 深势科技微尺度工业设计与仿真平台全景图
03 见微知著：微尺度科学计算云平台Bohrium

在首次玻尔节一百年后的今天，深势科技推出开箱即用、算力充沛、开发灵活、协作便利的微尺度科学计算云平台——Bohrium。
Bohrium官方网站：https://bohrium.dp.tech
· 开箱即用
在这里，常用计算软件无需编译，平台支持LAMMPS、GROMACS等主流分子动力学软件，CP2K、Quantum Espresso、ABACUS等常用第一性原理计算软件，以及DeePMD-kit、DP-GEN等结合机器学习与计算模拟的软件。您可以在不同设备上使用Bohrium，点开网址即可开始计算。您无需再为在Windows系统中安装Linux虚拟机而烦恼，甚至可在用餐时点开手机检查任务状态。Bohrium也是您的良师益友，参数如何设置、任务如何提交、结果如何分析……丰富的计算模拟经验在这里分享与沉淀，对微观世界的探索从此不再孤单。
· 算力充沛
面对日益更新、种类繁多、分布在不同平台的硬件资源，如何挑选、如何适配是否花费了您大量的时间？在这里Bohrium帮您完成了这些工作！无论是尝试最新的硬件资源还是协同使用本地资源与云端资源，我们曾经痛过的地方，不希望您再痛一次。对于需要在10台机器上算一年的任务，您可以通过Bohrium上调用3650台机器在一天内完成。通过对任务的智能调度和按量计费的服务模式，平台为用户提供“多、快、省”的计算体验。工业级规模的算力将不再是遥不可及的奢侈品，而是像电力一样，可被任何团队快速获得和便捷调用。
· 开发灵活
Bohrium提供丰富的API和CLI接口，您可以方便地实现自动化的计算流程。开源生态让我们得以站在社区的肩膀上实现更具体的需求，但源码编译往往成为不小的障碍，Bohrium上预装的基础编译环境与公共库想必会对您很有帮助。您调试通过的环境可以快速用于批量计算。同时，平台对容器镜像、大规模数据集处理等场景有良好的支持。
· 协作便利
科学探索的星辰大海是我们所追求的，而通往星辰大海的路上，团队管理与协同又是必不可少的环节。Bohrium提供了在同一账户、多名用户、多个项目的协作科研模式，您可以针对不同项目进行人员安排与费用管理。计算环境与数据文件可以轻松地在项目成员间共享，让科研从单兵作战向团队协同的模式迈进。

一百年前的今天，他推开通往微观世界的大门 第3张图片
图3 Bohrium登陆界面（https://bohrium.dp.tech）
04 结语

在这场对微观世界的理性探险中，基因中渴望确定性的人类拥抱了世界的不确定性本质。在一代代理想主义与实干精神的传承中，人类深化着对自然的认识，促成了技术的进步。微尺度科学计算云平台Bohrium将陪伴探险者们继续实现从科学的黎明时期就开始的求解自然之梦，共同定义微观计算模拟的下个百年征程。
联系试用

Life is short, use Bohrium！如感兴趣，请您进入下方网址填写问卷，我们将尽快与您取得联系。关于Bohrium的更多介绍，将在后续文章中持续放送。诚邀您持续关注。
Bohrium问卷：https://wj.qq.com/s2/10426080/3d23/
关于深势科技

深势科技成立于2018年，是“AI for Science”科学研究范式的先行者，致力于运用人工智能和分子模拟算法，结合先进计算手段求解重要科学问题，为人类文明最基础的生物医药、能源、材料和信息科学与工程研究打造新一代微尺度工业设计和仿真平台。
深势科技是国家高新技术企业、北京市“专精特新”中小企业，总部位于有“中国硅谷”之称的北京市中关村地区，具有约2000平米的科研办公场地以及1500平米的生物实验室，同时在上海、深圳、海口等城市布局研发中心。科研技术团队由中国科学院院士领衔，汇集了近百名数学、物理、化学、生物、材料、计算机等多个领域的优秀青年科学家和工程师，其中博士及博士后的比例超过了35%。核心成员获得2020年全球计算机高性能计算领域的最高奖项“戈登贝尔奖”，相关工作当选2020年中国十大科技进展和全球AI领域十大技术突破。
深势科技深耕“AI for Science”领域，创新性地融合了跨尺度建模、高效采样、高性能计算等技术，在保持量子力学精度准确性的基础上，将分子动力学的计算速度提升了数个数量级，从而解决药物和材料的微观计算模拟难题。深势科技推出的Hermite™药物计算设计平台、Bohrium微尺度科学计算云平台以及Lebesgue高性能任务调度与算力编排平台等微尺度工业设计基础设施，颠覆了现有研发范式，打造"计算指导实验、实验反馈设计"的全新范式，为药物、材料领域带来极具突破性的计算模拟及设计工具。


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