Accurate and efficient molecular dynamics based on machine learning and non von Neumann architecture

瓶颈 冯·诺依曼建筑 计算机科学 分子动力学 现场可编程门阵列 领域(数学) 计算科学 人工神经网络 乘法(音乐) 限制 高效能源利用 计算机工程 人工智能 并行计算 嵌入式系统 数学 计算化学 化学 工程类 机械工程 电气工程 组合数学 纯数学 操作系统
作者
Pinghui Mo,Chang Li,Dan Zhao,Zhang Yu-jia,Mengchao Shi,Junhua Li,Jie Liu
出处
期刊:npj computational materials [Springer Nature]
卷期号:8 (1) 被引量:10
标识
DOI:10.1038/s41524-022-00773-z
摘要

Abstract Force field-based classical molecular dynamics (CMD) is efficient but its potential energy surface (PES) prediction error can be very large. Density functional theory (DFT)-based ab-initio molecular dynamics (AIMD) is accurate but computational cost limits its applications to small systems. Here, we propose a molecular dynamics (MD) methodology which can simultaneously achieve both AIMD-level high accuracy and CMD-level high efficiency. The high accuracy is achieved by exploiting deep neural network (DNN)’s arbitrarily-high precision to fit PES. The high efficiency is achieved by deploying multiplication-less DNN on a carefully-optimized special-purpose non von Neumann (NvN) computer to mitigate the performance-limiting data shuttling (i.e., ‘memory wall bottleneck’). By testing on different molecules and bulk systems, we show that the proposed MD methodology is generally-applicable to various MD tasks. The proposed MD methodology has been deployed on an in-house computing server based on reconfigurable field programmable gate array (FPGA), which is freely available at http://nvnmd.picp.vip .
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
丘比特应助王提采纳,获得10
2秒前
怒发5篇sci发布了新的文献求助10
3秒前
科目三应助吴彦祖采纳,获得10
3秒前
3秒前
摆烂fish完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
我每天都好酷完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
霜打了的葡萄应助忍冬采纳,获得10
6秒前
fx完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
mjlink完成签到,获得积分10
6秒前
8秒前
sam完成签到,获得积分10
9秒前
佳佳佳完成签到,获得积分10
9秒前
呵呵哒完成签到,获得积分10
9秒前
肾虚泥巴狗完成签到,获得积分10
9秒前
熊高完成签到,获得积分10
10秒前
勤恳傲儿发布了新的文献求助10
10秒前
科研通AI2S应助公孙世往采纳,获得10
11秒前
zuojuan完成签到,获得积分10
12秒前
文静完成签到,获得积分10
12秒前
热情的板栗完成签到,获得积分10
13秒前
糖醋可乐完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
火火应助windli采纳,获得10
14秒前
夏侯觅风发布了新的文献求助10
15秒前
研友_VZG7GZ应助tutu采纳,获得10
15秒前
烟花应助Jerome采纳,获得10
15秒前
16秒前
16秒前
栗子完成签到,获得积分10
17秒前
王雨薇发布了新的文献求助10
17秒前
www完成签到 ,获得积分10
18秒前
19秒前
我是老大应助exy采纳,获得10
19秒前
futurichest完成签到,获得积分10
19秒前
GHL完成签到,获得积分10
20秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Le dégorgement réflexe des Acridiens 800
Defense against predation 800
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3135520
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2786434
关于积分的说明 7777268
捐赠科研通 2442340
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1298524
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 625143
版权声明 600847