微软发布AI驱动的DFT新突破,误差降至1 kcal/mol内

🎯 情报来源:Microsoft Research Blog – Microsoft Research

微软研究团队在计算化学领域取得重大进展,通过结合深度学习和大规模数据生成技术,成功开发出一种新的交换-相关(XC)泛函“Skala”,大幅提升了密度泛函理论(DFT)的预测精度。Skala的预测误差达到了化学精度(约1 kcal/mol),首次实现了与实验结果高度一致的计算模拟。

这一成果解决了困扰科学界60年的核心难题——即如何准确建模电子密度以捕捉分子和材料的复杂行为。该模型的数据集规模比以往扩大了两个数量级,并通过Azure的强大算力支持完成训练。

核心要点:

  • Skala的预测精度达到化学精度,误差为1 kcal/mol,优于现有泛函3到30倍。
  • 训练数据集包含超过150,000个高精度能量差值,规模是之前工作的100倍。
  • Skala的计算成本仅为传统混合泛函的10%,且可扩展至1,000个以上占据轨道的系统。
  • 微软推出DFT研究早期访问计划(DFT REAP),并与Flagship Pioneering等机构合作推动应用。

📌 情报分析

技术价值:极高

Skala通过深度学习直接从数据中学习电子密度特征,绕过了传统方法对复杂手工设计特征的依赖,同时保持了DFT原有的计算效率。其1 kcal/mol的误差水平满足了实际应用的需求。

商业价值:高

该技术显著降低了药物研发、电池设计和绿色肥料开发等领域的实验成本,使计算模拟成为主要研究手段。Merck等企业已表示期待将其应用于数字化学工作流。

趋势预测:

未来6-12个月内,随着更多行业参与DFT REAP计划,预计Skala将在制药、能源存储和材料科学等领域实现初步商业化应用,并进一步扩展至更广泛的化学空间。

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