NVIDIA Holoscan 推動(dòng)實(shí)時(shí)納米成像技術(shù)取得突破性進(jìn)展，NVIDIA ALCHEMI 促進(jìn)先進(jìn)材料和冷卻技術(shù)的發(fā)現(xiàn)。

為了支持液冷數(shù)據(jù)中心、高分辨率數(shù)字顯示屏和長(zhǎng)壽命電池等未來(lái)技術(shù)，科學(xué)家們正在尋找新型化學(xué)物質(zhì)和材料，以在能耗、耐用性和功效等關(guān)鍵指標(biāo)上進(jìn)行優(yōu)化。

本周SC25大會(huì)上推出的全新NVIDIA 加速的數(shù)據(jù)處理工作流和 AI 微服務(wù)正在推動(dòng)化學(xué)和材料科學(xué)發(fā)展，并為其相關(guān)研究提供支持，其成果有望應(yīng)用于航空航天、能源及制造業(yè)等領(lǐng)域。

NVIDIA 在展臺(tái)上演示了一項(xiàng)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的工作，該實(shí)驗(yàn)室使用NVIDIA HoloscanAI 傳感器處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了低于 10 納米級(jí)分辨率的材料可視化。

另一項(xiàng)演示重點(diǎn)展示了即將上線NVIDIA NIM的兩項(xiàng)微服務(wù)，它們將為批量構(gòu)象搜索和批量分子動(dòng)力學(xué)提供高效、高吞吐量的仿真，這是在原子級(jí)別預(yù)測(cè)和模擬材料特性所必需的流程。這兩項(xiàng) NIM 微服務(wù)是 NVIDIA ALCHEMI (一套面向化學(xué)和材料科學(xué)的微服務(wù)和工具包) 的一部分。

能源公司 ENEOS 和 OLED 顯示技術(shù)公司 Universal Display Corporation 是 NVIDIA ALCHEMI NIM 微服務(wù)的首批體驗(yàn)用戶。

布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室利用 NVIDIA Holoscan 加速納米級(jí)成像

布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正利用國(guó)家同步加速器光源 II (NSLS-II) 推動(dòng)材料科學(xué)研究，該設(shè)施擁有數(shù)十條光束線，幫助科學(xué)家使用強(qiáng)大的 X 射線源研究材料特性。

NSLS-II 能夠以納米級(jí)分辨率對(duì)電池、微電子器件和納米粒子超晶格等復(fù)雜材料系統(tǒng)進(jìn)行成像。這些實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，必須采用先進(jìn)的計(jì)算方法進(jìn)行處理，然后科學(xué)家才能從中提取有意義的洞察。

NSLS-II 研究人員正利用 NVIDIA Holoscan 平臺(tái)實(shí)時(shí)對(duì)流數(shù)據(jù)進(jìn)行高帶寬、高吞吐量的邊緣處理。Holoscan 加速處理工作流使研究人員能夠近乎即時(shí)地收到有關(guān)其實(shí)驗(yàn)的反饋，幫助他們更高效地運(yùn)行成像工作流。

“通過(guò)與 NVIDIA 合作將 Holoscan 集成到我們的工作流中，我們現(xiàn)在可以在掃描時(shí)立即看到結(jié)果，而不是等待每次掃描完成”，NSLS-II硬 X 射線納米探針首席光束線科學(xué)家 Hanfei Yan 表示。“這種能力使我們能夠即時(shí)識(shí)別感興趣區(qū)域，并在測(cè)量過(guò)程中觀察特性的演變，這對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的決策至關(guān)重要?！?/p>

提高圖像處理效率不僅能為研究人員節(jié)省時(shí)間，還有助于優(yōu)化 NSLS-II 這類(lèi)昂貴儀器的運(yùn)營(yíng)成本。

“如果我們能夠更高效地運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，我們就可以支持更多用戶，進(jìn)而進(jìn)行更多科學(xué)研究”，NSLS-II 數(shù)據(jù)工程組負(fù)責(zé)人 Daniel Allan 表示?！拔覀円部吹搅藢⑦@一工作流用于 AI 輔助操作的潛力，即整合 AI 模型來(lái)執(zhí)行成像任務(wù)和控制，以進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)?！?/p>

ENEOS 在浸入式冷卻液和能量轉(zhuǎn)換催化劑方面實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新

ENEOS 正在將 NVIDIA ALCHEMI NIM 微服務(wù)應(yīng)用于兩個(gè)關(guān)鍵的能源應(yīng)用：為新一代數(shù)據(jù)中心尋找新型浸入式冷卻液，以及確定可用于氫燃料生產(chǎn)等過(guò)程的催化劑。

NVIDIA ALCHEMI 面向構(gòu)象搜索和分子動(dòng)力學(xué)的 NIM 微服務(wù)使 ENEOS 的科學(xué)家能夠通過(guò)計(jì)算實(shí)驗(yàn)預(yù)篩選分子候選物，從而縮小選擇范圍，僅對(duì)最具前景的材料進(jìn)行現(xiàn)實(shí)世界實(shí)驗(yàn)測(cè)試。這項(xiàng)優(yōu)化可節(jié)省研究和開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)加速商業(yè)化進(jìn)程。

通過(guò)采用 ALCHEMI，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)他們可以在幾周內(nèi)評(píng)估大約 1000 萬(wàn)種液浸候選材料和 1 億種析氧反應(yīng)候選材料，效率比以前的方法至少高 10 倍。

“我們以前從未想過(guò)運(yùn)行千萬(wàn)到億級(jí)規(guī)模的搜索，但 NVIDIA ALCHEMI 使廣泛采樣和獲得更符合物理實(shí)際的結(jié)果變得異常容易，”ENEOS Holdings, Inc. AI 創(chuàng)新部門(mén)總經(jīng)理 Takeshi Ibuka 表示，“由于計(jì)算完成得如此之快，我們可以將更多時(shí)間用于高效分析結(jié)果，而不僅僅是執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。”

Universal Display Corporation 推進(jìn)新一代 OLED 屏幕

Universal Display Corporation (UDC) 致力于發(fā)明、開(kāi)發(fā)和商業(yè)化節(jié)能的有機(jī)發(fā)光二極管 (OLED) 材料，用于手表、智能手機(jī)、筆記本電腦、計(jì)算機(jī)顯示器、電視、汽車(chē)和虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯等日常產(chǎn)品。

利用 NVIDIA ALCHEMI，UDC 的科研人員正在預(yù)測(cè)潛在的新型 OLED 材料的特性，以打造性能更佳、能效更高和顏色調(diào)節(jié)更精準(zhǔn)的顯示屏。

尋找合適的 OLED 材料如同大海撈針：UDC 可以為 OLED 合成的分子數(shù)量巨大，約為 10 的 100 次方。利用面向 AI 加速構(gòu)象搜索的 ALCHEMI NIM 微服務(wù)，UDC 可以評(píng)估數(shù)十億種候選分子，比傳統(tǒng)計(jì)算方法快多達(dá) 10,000 倍。

“在早期階段，我們的工作依賴于傳統(tǒng)的 CPU 機(jī)器，這限制了我們?cè)诮o定時(shí)間內(nèi)的探索范圍，并要求我們憑借專業(yè)知識(shí)和化學(xué)直覺(jué)優(yōu)先確定最有前景的化學(xué)領(lǐng)域”，UDC 執(zhí)行副總裁兼首席技術(shù)官 Julie Brown 表示。

“通過(guò)使用 GPU 加速計(jì)算和 NVIDIA ALCHEMI，結(jié)合我們內(nèi)部的專業(yè)知識(shí)，我們可以徹底改變探索的規(guī)模和速度?！盉rown 表示，“這使得我們能夠比以往更快地發(fā)現(xiàn)機(jī)遇并加速新材料的開(kāi)發(fā)?！?/p>

在初步搜索中發(fā)現(xiàn)的最有前景的化合物，接下來(lái)會(huì)使用面向分子動(dòng)力學(xué)的 ALCHEMI NIM 微服務(wù)進(jìn)行模擬，使得單次模擬過(guò)程的速度提升高達(dá) 10 倍。通過(guò)在多個(gè) NVIDIA GPU 上并行運(yùn)行工作負(fù)載，UDC 團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提升了速度，將模擬時(shí)間從數(shù)天縮短到數(shù)秒。

UDC 正在將 NVIDIA ALCHEMI NIM 微服務(wù)應(yīng)用于研究項(xiàng)目，包括開(kāi)發(fā)藍(lán)色磷光 OLED，有望顯著提高能效和設(shè)備性能。

“NVIDIA ALCHEMI 微服務(wù)消除了我們對(duì)容量和吞吐量限制的顧慮，并能給我們提供對(duì)新化學(xué)反應(yīng)的即時(shí)反饋，從而讓每位科學(xué)家都能發(fā)揮更大的創(chuàng)造力。”Brown 表示，“通過(guò)與 NVIDIA 的合作，我們可以擴(kuò)大科學(xué)洞察的影響力，并顯著加快新材料的發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)速度。這些努力不僅突破了 OLED 的能力界限，也為全球顯示產(chǎn)業(yè)邁向更可持續(xù)、更節(jié)能的未來(lái)奠定基礎(chǔ)”

NVIDIA ALCHEMI 僅是超過(guò) 150 個(gè)NVIDIA CUDA-X庫(kù)和框架中的一個(gè)，用于加速解決科學(xué)和工程領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)世界的難題。