NVNMD-v2: Scalable and Accurate Deep Learning Molecular Dynamics Model Based on Non-Von Neumann Architectures

可扩展性 计算机科学 深度学习 动力学(音乐) 冯·诺依曼建筑 分子动力学 人工智能 计算科学 数据科学 计算机体系结构 化学 物理 计算化学 数据库 声学 操作系统
作者
Xiaoyun Yu,Guang Yang,Zhuoying Zhao,Junhua Li,Xinyu Xiao,Xin Zhang,Jie Liu,Pinghui Mo
出处
期刊:Journal of Chemical Theory and Computation [American Chemical Society]
卷期号:21 (18): 8918-8932
标识
DOI:10.1021/acs.jctc.5c01050
摘要

Molecular dynamics (MD) simulations have emerged as a transformative computational microscope for probing atomic interactions spanning catalysis, energy storage, biotechnology, and beyond. However, existing machine-learning MD (MLMD) frameworks face a trilemma in balancing accuracy, scalability, and energy efficiency, particularly in compositionally complex systems like high-entropy alloys and multiferroic perovskites. Here, we introduce NVNMD-v2, a co-designed algorithm-hardware architecture that integrates a generalized deep neural-network potential (GDNNP) within a processing-in-memory (PIM) accelerator. Building on the foundation of NVNMD-v1, which was limited to four-element systems, NVNMD-v2 employs optimized type-embedding descriptors to support multielement systems with up to 32 species, eliminating species-dependent parameter scaling. Deployed on a single FPGA, NVNMD-v2 maintains DFT-level accuracy while achieving a flat per-atom computational cost (∼10-7 s/step/atom), enabling simulations of system up to 20 million atoms─a 103 × scale-up over DeePMD on an NVIDIA V100 GPU, with ∼120 × energy reduction. These advances unlock quantum-accurate MD for multielement materials, from semiconductor heterostructures to biomolecular assemblies, bridging the gap between atomic fidelity and industrial-scale simulations.
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
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
刚刚
刚刚
风中的眼神完成签到,获得积分10
2秒前
Solitude_Z完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
筱菱发布了新的文献求助10
4秒前
7秒前
蓝天应助我想毕业采纳,获得10
8秒前
momo完成签到,获得积分20
8秒前
9秒前
WuCola完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
Wind应助一一采纳,获得10
10秒前
CipherSage应助一一采纳,获得10
10秒前
ch完成签到,获得积分20
10秒前
Zhanghh87应助cc采纳,获得10
10秒前
Abel发布了新的文献求助10
10秒前
12秒前
natus完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
jzy发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
木川发布了新的文献求助10
15秒前
科研通AI2S应助自然的亦寒采纳,获得10
16秒前
mccpxg完成签到,获得积分10
16秒前
犹豫晓啸发布了新的文献求助10
19秒前
华仔应助好的采纳,获得10
19秒前
大大大完成签到,获得积分10
19秒前
xiaoqi发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
23秒前
23秒前
Hello应助MewZero采纳,获得10
26秒前
26秒前
停停走走发布了新的文献求助10
28秒前
能干发布了新的文献求助10
28秒前
任天野应助科研小李采纳,获得10
28秒前
11111完成签到,获得积分10
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 5000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 化学工程 生物化学 物理 计算机科学 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 细胞生物学 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6018459
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7607110
关于积分的说明 16159240
捐赠科研通 5166074
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2765191
邀请新用户注册赠送积分活动 1746699
关于科研通互助平台的介绍 1635359