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阿里云将AI引入量子化学、用AI预报天气!首届世界科学智能大赛落幕

发布时间: 2023-11-30 20:48:15 |浏览量:351| 评论: 0

今天,由复旦大学、上海科学智能研究院联合阿里云等举办的首届世界科学智能大赛圆满落幕,大赛历时5个月,集结来自全球18个国家与地区的11653名选手,其中有530支团队的取得了超出传统方法的结果。最终30支决赛团队齐聚复旦大学,经过现场答辩交流,决胜出了最终的获奖团队并收获荣誉。

今年6月,在上海市发改委、上海市经信委、上海市教委、上海市科委的指导下,复旦大学与上海科学智能研究院基于CFFF平台开放能力,联合阿里云、中国电信、中国信通院云大所,在阿里云天池平台上发布首届世界科学智能大赛。

大赛旨在推进科学智能技术创新,挖掘顶尖创新团队,打造科学智能生态,激发人工智能发展新动能,为上海打造人工智能高地、抢占世界科技前沿提供有力支撑。

首届科学智能大赛迎来最终优胜者

经过上午五大赛道的决赛答辩,获奖名单最终出炉,包括来自复旦大学、浙江大学、香港科技大学、加利福尼亚大学戴维斯分校等国内外知名高校的精英,也涵盖了之江实验室、鹏城实验室等多个知名科研机构的青年人才,更有深势科技等科学智能领域新锐企业的优秀代表。

11月30日下午,在复旦大学光华楼,中国科学院院士、复旦大学校长金力在致辞中表达对大赛选手的欢迎以及期望更多优秀人才们在科研道路上勇攀高峰的期望,上海市教委主任周亚明先生发表致辞并祝贺所有优胜选手荣获佳绩。

在大赛颁奖环节,金力校长、中国科学院院士、复旦大学副校长张人禾、中国科学院院士、复旦大学化学与材料学院院长赵东元、上海市经信委总工程师葛东波、上海市教委副主任孙真荣、上海市科委副主任王晔、上海市徐汇区副区长王志华以及大赛指导单位、协办单位的嘉宾为大赛优胜选手颁奖。

参赛队伍共同奔赴科学智能的新发展

阿里云CTO周靖人表示,2009年阿里云就提出“数据中心是一台计算机”的理念,如今,AI时代更加需要这样的技术体系。

作为一场全球性的科学智能赛事,每支优胜队伍都是各具神通,经过激烈竞争后才最终取得荣誉。但其中不乏单兵作战、鏖战群雄的优胜者。

“实名冲浪”队伍只有一名选手单枪匹马作战,他就是来自复旦大学本科生周潪剑,就读于信息科学与工程学院智能科学与技术专业。

周潪剑在学习过程中接触了一个专注于晶体性质预测的科研项目,正是这一项目让他对与晶体很接近的分子的研究产生了浓厚兴趣,于是他以“实名冲浪“为队名,参加了“量子化学分子属性预测”赛题。这一赛题的任务是预测分子的能量和相互作用力,在周潪剑看来,如果能够精确地预测能量和力,让AI模型理解两者之间的关系,有助于从微观尺度上理解分子的相互作用,并促进下游产业发展,比如加速新材料的设计、创新药物的发现等。

解题过程中,周潪剑提出了quipformerV1预测真实能量和原子线性拟合能量之间差值的方案,他认为,将AI引入量子化学计算,不仅可以保持计算精度,还可以极大提高计算效率,将会对量子化学领域的发展产生关键推动作用。

据悉,世界科学智能大赛为参赛选手提供了超过1000万的训练数据,是目前世界上最大、最全面的同类型数据库。

最终周潪剑在比赛中取得了三等奖的好成绩,并且当选了本届大赛的“星辰学者”,该奖项为大赛特别奖项,旨在奖励最具创新价值的参赛团队,未来每届比赛也都将延续这个奖项,见证科学智能的“星辰学者”们在科学星空熠熠生辉。

这次的大赛经历让周同学拓展了自己在深度学习和量子化学领域的知识面,锻炼了通过编写代码解决问题的能力,例如Machine Learning建模分子的方法、深度学习的调参技巧,“不仅为我未来的学术研究提供新思路,也为我进入科研领域打下坚实基础”,周潪剑兴奋地说。

除了奖励优秀科研项目外,世界科学智能大赛还希望通过提供AI for Science入口,以开放的氛围鼓励、帮助像周潪剑有想法、敢挑战的选手在自己感兴趣的领域深入探索,与之一起推动科学智能生态建设。

在大气科学赛道,也有不少队伍做出了亮眼的成绩,DontMind队伍就是其中之一。DontMind队伍由南京气象科技创新研究院博士李扬、中国气象科学技术研究所的研究员梁钊明和湖南省气象台高级工程师游枭雄组成,他们拥有丰富的气象行业从业经历,主要从事AI气象应用技术研究。

针对“华东区域AI中期天气预报大赛”这个赛题,他们构建了三维时空注意力自适应傅立叶Unet及耦合相对位置和共享位置编码的ViT模型,同时采用并行时间编码技术解决自回归训练导致的误差迅速累积问题,利用高低空多要素分离策略解决多目标优化导致的性能衰减问题。

在解题过程中,这三人会经常面临数据驱动与常规认知的相互碰撞,这让他们头疼不已,也越挫越勇,最终得出了“有时候需要用‘反直觉’的思路来思考问题”的经验。

在DontMind团队看来,AI在强对流临近预报和中短期天气预测方面一定程度战胜了传统方法和数值模式预报,但是也需要克服诸如AI模型预报误差的迅速累积等问题。

对于选手而言,首届世界科学智能大赛是深度探索自身所在领域的机会,能够借此看到AI与这一领域深度融合后带来的机遇和挑战,挖掘出更多的发展可能。最终,DontMind团队赢得了大气科学赛道的三等奖。

同样由3名成员并肩作战的团队还有材料科学赛道取得一等奖的团队——VIPA队伍,其成员罗伟、白云、杨欣雨均为浙江大学计算材料科学方向在读硕士研究生。他们的研究内容包括视觉感知增强、基于视觉的人机交互以及机器学习、大模型等。

面对“金属有机框架材料的预测合成”赛题,VIPA队伍提出了“基于元素特性的金属嵌入表示,基于图神经网络和梯度提升树的回归预测,基于数据挖掘的同源数据集扩充”的方案。但由于特征较少导致模型优化能带来的性能提升有限,他们不得不转向转向训练集的扩充工作,因此需要打通需要打通样本-特征-标签这一条数据通路。

虽然问题棘手,但团队的力量是无穷的。VIPA团队积极寻求导师帮助,成员之间相互鼓励,不断试错,最终借助于开源数据库,仿照论文中的提取流程,成功整理了训练集的同源数据集,显著提高了比赛得分。

队员们纷纷表示,这次经历让团队提高了解决多学科交叉问题的能力,同时还真切感受到AI在在基础研究领域的革命性潜力,点燃了他们对AI for Science的热情,他们也希望未来可以在这个领域继续作出更多贡献。

首届世界科学智能大赛是一个崭新的起点,无论是否有着AI for Science领域的基础,选手们都能够在这里收获对AI for Science的新认识,携手共同积极奔向科学智能的未来。

为此,阿里云全新升级了人工智能平台PAI。PAI底层采用HPN 7.0新一代AI集群网络架构,支持高达10万卡量级的集群可扩展规模,超大规模分布式训练加速比高达96%,远超业界水平;在大模型训练任务中,可节省超过50%算力资源,性能全球领先。

共创科学智能生态,见证科学领域变革

“实名冲浪”队伍的初次体验,DontMind队伍的深度研究,VIPA队伍的持续精进……每支队伍都在这里收获了进步与惊喜。

正如本次大赛评委会主席、复旦大学浩清教授,人工智能创新与产业研究院漆远院长对本次大赛选手的期待——用AI的望远镜探测科研的星辰大海,大赛致力于为有志于探索AI for Science的优秀人才提供开放、包容、创新的交流平台,基础学科和AI在这里得以交融,碰撞出令人惊喜的火花。以首届科学智能大赛为起点,相信未来有更多人会了解AI for Science,也期待科学智能领域能够在所有优秀人才的推动下形成充满活力的发展生态,焕发出熠熠创新之光。

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