La química computacional ha lidiado con el desafío de equilibrar exactitud y velocidad. Los métodos ab initio como la teoría del funcional de densidad (DFT) ofrecen alta fidelidad, pero son costosos computacionalmente, limitando el análisis a sistemas de unos pocos cientos de átomos. Por otro lado, los campos de fuerza clásicos son rápidos, pero a menudo carecen de la precisión química necesaria para análisis complejos.
Los potenciales interatómicos basados en aprendizaje automático (MLIPs) han surgido como una solución intermedia, ofreciendo precisión cuántica a velocidades clásicas. Sin embargo, el ecosistema de software se ha convertido en un nuevo cuello de botella. Aunque los modelos MLIP se ejecutan en GPUs, la infraestructura de simulación asociada a menudo depende de código centrado en CPU heredado.
NVIDIA ALCHEMI (AI Lab for Chemistry and Materials Innovation) aborda estos desafíos acelerando el descubrimiento de químicos y materiales mediante inteligencia artificial. Anteriormente, anunciamos dos componentes del portafolio ALCHEMI:
- ALCHEMI NIM microservicios: Microservicios escalables y listos para la nube para simulaciones atómicas por lotes aceleradas por IA.
- ALCHEMI Toolkit-Ops: Un conjunto de núcleos GPU fundamentales diseñados para acelerar los cálculos detrás de las simulaciones, como listas de vecinos, correcciones de dispersión y electrostática.
Presentación de NVIDIA ALCHEMI Toolkit
Hoy, presentamos el NVIDIA ALCHEMI Toolkit, una colección de bloques de construcción de simulación acelerados por GPU que incorpora y expande las capacidades de ALCHEMI Toolkit-Ops. Este toolkit está diseñado para gestionar el flujo de datos entre núcleos específicos del dominio de la química y los materiales y modelos de aprendizaje profundo. ALCHEMI Toolkit ofrece una estructura modular nativa de PyTorch para que investigadores y desarrolladores compongan flujos de trabajo de simulación personalizados.
La Figura 1 muestra la pila arquitectónica de ALCHEMI y las características del producto soportadas en esta primera versión, incluyendo funcionalidad ampliada en Toolkit-Ops. Esta versión incluye capacidades para relajación geométrica y dinámica molecular, así como la infraestructura de tuberías que apoya la combinación de múltiples flujos de trabajo de simulación.
ALCHEMI Toolkit no es solo una colección de scripts. Está diseñado para permitir a investigadores y desarrolladores construir flujos de trabajo de simulación atómica personalizados y de alto rendimiento con facilidad.
Ampliación de ALCHEMI Toolkit-Ops
ALCHEMI Toolkit aprovecha las capacidades de Toolkit-Ops para manejar los cálculos subyacentes de las simulaciones. La versión anterior incluyó varias operaciones clave:
- Construcción de listas de vecinos.
- Correcciones de dispersión DFT-D3.
- Interacciones electrostáticas a larga distancia.
Esta versión amplía el alcance de las operaciones comunes abordadas para incluir:
- Núcleos de dinámica por lotes.
- Soporte para JAX (para características de la versión 0.2.0).
