Un team di scienziati cinesi ha utilizzato il supercomputer Oceanlite e un modello AI per simulare la chimica quantistica su scala molecolare reale, raggiungendo un traguardo senza precedenti nell'integrazione tra intelligenza artificiale e calcolo ad alte prestazioni.
Un gruppo di ricercatori cinesi del Sunway ha compiuto un passo storico nella simulazione della chimica quantistica, sfruttando il supercomputer Oceanlite e un modello di intelligenza artificiale per analizzare il comportamento quantistico di molecole reali. Questo risultato rappresenta una svolta sia scientifica che tecnologica, poiché fino ad oggi la complessità delle interazioni tra elettroni rendeva impossibile simulare sistemi così grandi con i metodi tradizionali.
La sfida della simulazione quantistica
In fisica quantistica, lo stato di una molecola è descritto da una funzione d'onda che racchiude tutte le possibili configurazioni degli elettroni. Tuttavia, il numero di stati cresce in modo esponenziale con il numero di particelle, rendendo impraticabile la simulazione completa su supercomputer classici. Per questo motivo, gli scienziati hanno sviluppato metodi di approssimazione, ma questi sono efficaci solo su molecole di piccole dimensioni.
L'approccio AI e l'architettura Oceanlite
Per superare questi limiti, i ricercatori hanno adottato una soluzione innovativa: l'utilizzo di neural-network quantum states (NNQS), una tecnica che sfrutta reti neurali per approssimare la funzione d'onda quantistica. Hanno progettato un framework NNQS personalizzato per Oceanlite, basato su CPU Sunway SW26010-Pro da 384 core, ottimizzando la gestione dei dati e la parallelizzazione dei carichi di lavoro.
La simulazione ha coinvolto 120 orbitali di spin, il massimo mai raggiunto da un calcolo AI-driven su un supercomputer classico. Il sistema ha utilizzato 37 milioni di core di calcolo, ottenendo un'efficienza di scaling del 92% (strong) e 98% (weak), grazie a un modello di comunicazione gerarchico e a un algoritmo di bilanciamento dinamico dei carichi.
Implicazioni e prospettive per la ricerca
Questo traguardo dimostra che l'integrazione tra AI e supercalcolo può aprire nuove frontiere nello studio dei sistemi quantistici complessi, rendendo possibili simulazioni prima considerate irrealizzabili. Tuttavia, restano aperte domande sull'efficienza energetica e sulla reale convenienza di utilizzare supercomputer exascale per questo tipo di ricerche.
L'avanzamento cinese si inserisce in un contesto di crescente competizione internazionale nel settore del calcolo ad alte prestazioni e della chimica computazionale. Per chi fosse interessato a confrontare le prestazioni delle CPU di fascia alta, segnaliamo anche un'analisi dettagliata tra Intel Core Ultra 7 270K Plus e AMD Ryzen 7 7700X3D disponibile su QWERTYmag.
