为了支持液冷数据中心、高分辨率数字显示屏和长寿命电池等未来技术，科学家们正在寻找新型化学物质和材料，以在能耗、耐用性和功效等关键指标上进行优化。
本周 SC25 大会上推出的全新NVIDIA 加速的数据处理工作流和 AI 微服务正在推动化学和材料科学发展，并为其相关研究提供支持，其成果有望应用于航空航天、能源及制造业等领域。
NVIDIA 在展台上演示了一项布鲁克海文国家实验室的工作，该实验室使用 NVIDIA Holoscan AI 传感器处理平台，实现了低于 10 纳米级分辨率的材料可视化。
另一项演示重点展示了即将上线 NVIDIA NIM 的两项微服务，它们将为批量构象搜索和批量分子动力学提供高效、高吞吐量的仿真，这是在原子级别预测和模拟材料特性所必需的流程。这两项 NIM 微服务是 NVIDIA ALCHEMI (一套面向化学和材料科学的微服务和工具包) 的一部分。
能源公司 ENEOS 和 OLED 显示技术公司 Universal Display Corporation 是 NVIDIA ALCHEMI NIM 微服务的首批体验用户。
布鲁克海文国家实验室利用 NVIDIA Holoscan 加速纳米级成像
布鲁克海文国家实验室正利用国家同步加速器光源 II (NSLS-II) 推动材料科学研究，该设施拥有数十条光束线，帮助科学家使用强大的 X 射线源研究材料特性。
NSLS-II 能够以纳米级分辨率对电池、微电子器件和纳米粒子超晶格等复杂材料系统进行成像。这些实验会产生海量数据，必须采用先进的计算方法进行处理，然后科学家才能从中提取有意义的洞察。
NSLS-II 研究人员正利用 NVIDIA Holoscan 平台实时对流数据进行高带宽、高吞吐量的边缘处理。Holoscan 加速处理工作流使研究人员能够近乎即时地收到有关其实验的反馈，帮助他们更高效地运行成像工作流。
“通过与 NVIDIA 合作将 Holoscan 集成到我们的工作流中，我们现在可以在扫描时立即看到结果，而不是等待每次扫描完成”，NSLS-II 硬 X 射线纳米探针首席光束线科学家 Hanfei Yan 表示。“这种能力使我们能够即时识别感兴趣区域，并在测量过程中观察特性的演变，这对于实验中的决策至关重要。”
提高图像处理效率不仅能为研究人员节省时间，还有助于优化 NSLS-II 这类昂贵仪器的运营成本。
“如果我们能够更高效地运行实验，我们就可以支持更多用户，进而进行更多科学研究”，NSLS-II 数据工程组负责人 Daniel Allan 表示。“我们也看到了将这一工作流用于 AI 辅助操作的潜力，即整合 AI 模型来执行成像任务和控制，以进行自主实验。”
ENEOS 在浸入式冷却液和能量转换催化剂方面实现创新
ENEOS 正在将 NVIDIA ALCHEMI NIM 微服务应用于两个关键的能源应用：为新一代数据中心寻找新型浸入式冷却液，以及确定可用于氢燃料生产等过程的催化剂。
NVIDIA ALCHEMI 面向构象搜索和分子动力学的 NIM 微服务使 ENEOS 的科学家能够通过计算实验预筛选分子候选物，从而缩小选择范围，仅对最具前景的材料进行现实世界实验测试。这项优化可节省研究和开发成本，同时加速商业化进程。
通过采用 ALCHEMI，该团队发现他们可以在几周内评估大约 1000 万种液浸候选材料和 1 亿种析氧反应候选材料，效率比以前的方法至少高 10 倍。
“我们以前从未想过运行千万到亿级规模的搜索，但 NVIDIA ALCHEMI 使广泛采样和获得更符合物理实际的结果变得异常容易，”ENEOS Holdings, Inc. AI 创新部门总经理 Takeshi Ibuka 表示，“由于计算完成得如此之快，我们可以将更多时间用于高效分析结果，而不仅仅是执行计算任务。”
Universal Display Corporation 推进新一代 OLED 屏幕
Universal Display Corporation (UDC) 致力于发明、开发和商业化节能的有机发光二极管 (OLED) 材料，用于手表、智能手机、笔记本电脑、计算机显示器、电视、汽车和虚拟现实头显等日常产品。
利用 NVIDIA ALCHEMI，UDC 的科研人员正在预测潜在的新型 OLED 材料的特性，以打造性能更佳、能效更高和颜色调节更精准的显示屏。
寻找合适的 OLED 材料如同大海捞针：UDC 可以为 OLED 合成的分子数量巨大，约为 10 的 100 次方。利用面向 AI 加速构象搜索的 ALCHEMI NIM 微服务，UDC 可以评估数十亿种候选分子，比传统计算方法快多达 10,000 倍。
“在早期阶段，我们的工作依赖于传统的 CPU 机器，这限制了我们在给定时间内的探索范围，并要求我们凭借专业知识和化学直觉优先确定最有前景的化学领域”，UDC 执行副总裁兼首席技术官 Julie Brown 表示。
“通过使用 GPU 加速计算和 NVIDIA ALCHEMI，结合我们内部的专业知识，我们可以彻底改变探索的规模和速度。”Brown 表示，“这使得我们能够比以往更快地发现机遇并加速新材料的开发。”
在初步搜索中发现的最有前景的化合物，接下来会使用面向分子动力学的 ALCHEMI NIM 微服务进行模拟，使得单次模拟过程的速度提升高达 10 倍。通过在多个 NVIDIA GPU 上并行运行工作负载，UDC 团队进一步提升了速度，将模拟时间从数天缩短到数秒。
UDC 正在将 NVIDIA ALCHEMI NIM 微服务应用于研究项目，包括开发蓝色磷光 OLED，有望显著提高能效和设备性能。
“NVIDIA ALCHEMI 微服务消除了我们对容量和吞吐量限制的顾虑，并能给我们提供对新化学反应的即时反馈，从而让每位科学家都能发挥更大的创造力。”Brown 表示，“通过与 NVIDIA 的合作，我们可以扩大科学洞察的影响力，并显著加快新材料的发现和开发速度。这些努力不仅突破了 OLED 的能力界限，也为全球显示产业迈向更可持续、更节能的未来奠定基础”
NVIDIA ALCHEMI 仅是超过 150 个 NVIDIA CUDA-X 库和框架中的一个，用于加速解决科学和工程领域的现实世界的难题。
详细了解 NVIDIA Holoscan 和 NVIDIA ALCHEMI，并观看 NVIDIA 超大规模与高性能计算副总裁 Ian Buck 在 SC25 大会上的炉边谈话。
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