AI for Science 新范式賦能電池研發-王曉旭.pdf

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1、AI for Science 新范式王曉旭 深勢科技 材料研發總監賦能電池智能研發賦能電池智能研發 2023 DP Technology All Rights Reserved 2021 DP Technology All Rights Reserved深勢科技介紹AI for Science（AI4S）新范式AI4S新范式與科學大模型+平臺010203 2023 DP Technology All Rights Reserved目錄ContentsAI4S新范式在能源電池研發中的應用04AI for Science即運用AI學習科學知識和科學原理，打造新一代先進研發平臺，提升原始創新效能，賦

2、能生命、能源、材料、信息等領域研發突破。深勢科技提升原始創新效能，賦能底層研發突破源自中國，引領世界的AI科技公司深勢科技介紹AI for Science（AI4S）新范式AI4S新范式與科學大模型+平臺010203 2023 DP Technology All Rights Reserved目錄ContentsAI4S新范式在能源電池研發中的應用042018年8月，鄂維南院士在北京大學首次提出AI for Science概念；同年11月深勢科技成立；2019年開始，美國多所知名高校和科研機構，如加州理工、阿貢國家實驗室、阿蘭圖靈實驗室、MIT、谷歌DeepMind等紛紛成立了AI for S

3、cience方向的研究實驗室；2021年，北京科學智能研究院成立，鄂院士為首任院長；英偉達NVIDIA公開稱AI for Science 為一場正在發生的革命；2023年3月，科技部啟動“人工智能驅動的科學研究”專項部署工作；2023年8月，科學智能峰會（AI for Science Congress）開幕，會上發布了2023科學智能全球發展觀察與展望，首次系統性地表述了AI for Science“四梁N柱”發展框架。我國科技部啟動全新的AI for Science 專項部署工作AI4S全球發展觀察與展望2023版正式發布AI4S研討會圓滿結束，鄂維南院士，深勢科技創始人孫偉杰，張林峰等出席

4、AI for Science正在從愿景走向共識AI for Science在2023年底被新華報告為科學研究第五范式2023 科學智能峰會：AI for Science領域線下最大規模的會議1010+場專業學術峰會場專業學術峰會 共建AI4S基礎設施賦能產業應用 頂級專家匯聚：科技部副部長吳朝暉、中國科學院副院長周琪、國家自然科學基金委副主任于吉紅、中國科學院院士鄂維南、賀福初、田中群、謝建新、中國工程院院士王堅等出席會議 匯聚優秀學者：116 位各學科知名學者、優秀青年科研工作者作為參會嘉賓于會議期間進行報告和研討 吸引眾多專業觀眾：線下參會觀眾人數近1000人，主論壇座無虛席 獲得媒體廣泛

5、關注：線上直播播放量400萬+，獲新華網、中新社、中國日報、DeepTech、絡繹科學等30+家媒體報道學術成果poster、前沿AI4S產品展示交流與互動 共建AI for Science生態與10+家學術機構及企業聯合舉辦學術分論壇，共建學術生態促進學界與產業界的交流共創，吸引阿里云、科大訊飛、浪潮、英偉達、北京超算云中心等企業參會報告或展位展示08.10-08.11 北京學術峰會1：算法模型與軟件學術峰會2:AI4S 數據庫與知識庫學術峰會3:算力引擎學術峰會4:新范式下的材料實驗學術峰會5:新范式下的計算成像（生物醫學）學術峰會6:新能源應用專場學術峰會7:材料計算專場學術峰會8:OL

6、ED應用專場學術峰會9:生命科學專場學術峰會10:宏觀流體專場深勢科技介紹AI for Science（AI4S）新范式AI4S新范式與科學大模型+平臺010203 2023 DP Technology All Rights Reserved目錄ContentsAI4S新范式在能源電池研發中的應用04大模型給我們的生活帶來了許多變化圖像文本輸出視頻生成多模態交互融合音頻生成大模型對數字世界的改變已經發生，那么物理世界呢？物理世界數字世界文字、圖片、音頻.分子、序列、幾何.任務模態寫作繪畫音樂影像文字圖片音頻視頻大模型模態的通俗理解：學習素材與任務任務模態材料研發藥物開發化學反應飛機/汽車研發分

7、子結構基因/蛋白序列分子動力學固體/流體幾何大模型的基本邏輯在科研/研發領域同樣適用，只是模態不同除模態不同外，兩者的底層邏輯也存在根本性的不同物理世界數字世界數字世界底層沒有第一性原理物理世界底層有第一性原理歸納法演繹法AI for Science 新范式：運用AI學習宇宙萬物運行最基本的科學原理與數學分布數學分布科學原理AI for Science 大模型量子力學密度泛函理論電磁學固體力學流體力學結構序列動力學表征幾何火箭模擬飛機模擬發動機模擬地質模擬高分子材料模擬柔性材料模擬動力電池模擬半導體模擬化學反應模擬藥物分子模擬典型應用場景Understand the Universeof Pa

8、rticles微觀世界是個深邃的宇宙，我們讓AI優先學懂它微尺度研發面臨瓶頸微觀世界看不見摸不著為什么優先理解微觀世界？其他領域已發生范式變革類似的革命在其他領域已經多次發生人類早期馴服野生飛機珍貴影像：萊特兄弟發明飛機現代家養飛機：達索系統的飛行器設計與仿真工業研發芯片研發 光學器件研發 1879年，愛迪生發明了電燈2024年了，藥物研發過程仍和上世紀沒有本質區別當前最關鍵的生物醫藥、能源、材料、信息等領域在微尺度面臨研發瓶頸微觀世界宏觀世界宏觀世界看得見摸得著微觀世界看不見摸不著數據缺乏數據充沛關心微觀世界時，我們關注的模態是什么？深勢推動AI4S科學研究及工業研發的平臺及生態打造“N柱”

9、“四梁”光伏產業等天氣預報等空天發動機設計等海浪預測等鋰電池等催化劑等X-DA：面向不同領域需求的工業應用軟件汽車能源氣象海洋航空航天化工醫療制藥等生命科學合金、半導體材料等材料科學X-DAX-DAX-DAX-DAX-DAX-DAX-DAX-DA支撐國家戰略需求Bohrium：為基礎科研提供全棧式解決方案基本原理與數據驅動的模型算法與軟件系統高度整合的算力平臺系統高效率、高精度的實驗表征工具系統替代文獻的數據庫與知識庫系統平臺系統DeePMD/DMFFUni-Mol/DPALebesgue智能對話機器人高精度實驗儀器自動化&智能化科學文獻寶貴的數據沉淀在圖表、反應式、分子結構中GPT等通用大模

10、型多模態能力不足Uni-SMART：基于 AI-Agent 的科學多模態大模型支持圖表、公式、分子結構等多種科學模態識別支持AI智能交互（專家批注、用戶反饋等）支持外掛數據庫增強支持互聯網檢索信息宇宙處理表格任務的結果對比處理分子結構任務的結果對比處理圖表任務的結果對比處理化學反應任務的結果對比Uni-SMART 在 13/16 個任務中取得了第一 信息宇宙全球首個基于分子三維結構的預訓練分子構象模型Uni-Mol分子構象大模型實現分子性質準確預測構象宇宙Uni-Mol分子構象大模型實現分子性質準確預測多項性質預測碾壓現有方案構象宇宙傳統的分子模擬，精度與速度難以兼顧經典力場量子力學2017年

11、，DeePMD誕生，統一了分子模擬的精度與速度，大幅拓寬分子模擬的規模邊界2020 年，深度勢能分子動力學獲得戈登貝爾獎，分子模擬規模進一步拓展106 級別109 級別支持針對性模擬 特定 元素、構型體系需要進一步構建通用大原子模型DPA：分子模擬領域的終結者Source：https:/ few-shot 乃至 zero-shot 遷移的能力原子宇宙覆蓋元素周期表100種元素AI4S是AI的三大支柱之一，是通往AGI的必由之路GPT,Sora,Suno,Gemini,Stable Diffusion等Uni-RNA,Uni-Mol,DPA等AI4S大模型決策,博弈,共情,高維控制運動等數字世界

12、大模型物理世界大模型具身智能大模型玻爾登錄空間站，探索 AI for Science 科研宇宙模型庫+算法庫+案例庫深勢自研+社區貢獻科研平臺AI4S科研的生產資料AI4S算法引擎+高性能算力+計算模擬環境+存儲預置開發工具+模塊化開發場景+Launching教學平臺AI4S的教材與教具開發平臺AI4S工程基礎設施科研空間站開始體驗Bohrium搭載豐富課程與案例體系余門精品課程累計小時學習時長余篇優質實戰案例累計超閱讀量教學平臺AI4S App Store：海納百川，共創生態主流科學計算軟件云原生適配及優化多項目工作流開箱即用科研平臺來自工業界的真需求，倒逼原始創新 已累計 比賽 已累計發放

13、 獎金 已累計 代碼 已累計解決 科學問題現成充沛多云異構算力，實現了對云原生、超算計算資源的高效池化調度集成，最高可同時調度跨云跨超算無縫切換，深勢科技介紹AI for Science（AI4S）新范式AI4S新范式與科學大模型+平臺010203 2023 DP Technology All Rights Reserved目錄ContentsAI4S新范式在能源電池研發中的應用04綠色能源戰略與電池產業爆發電池成為關鍵-電動、儲能碳達峰碳中和戰略，風光電多能互補戰略23年電車銷售接近1000萬輛，電池費用占比40-60%電車現在占比30%，25-26年計劃占比50%，增長幾乎翻倍電池傳統實驗

14、研發痛點材料設計材料制備實驗室測評小試、中試放大生產0102030405周期長、成本高、場景多電芯性能不達標，材料設計重新試錯電芯設計需要適配各類場景需求行業競爭激烈市場需求目標高原料同質化裝備同質化工藝同質化品質差異化不明顯循環壽命長安全無憂快充續航能力強能源電池行業已經從“有沒有”邁入“好不好”的下半場電池產業的競爭核心是效率，提高效率的核心是從試錯到理性設計產線產能資源整合創新研發技術創新集成創新研發創新研發創新愛迪生模式理論模型第一階段第二階段電池材料電芯研發模式的發展先進理念方法不斷整合到研發過程中計算模擬人工智能第三階段第四階段正極材料CEI電解液SEI負極材料生產工藝電極電芯電池

15、包模組理解構效關系以優化材料 理解機理以優化工藝 理解模型以優化電芯Piloteye BDA：AI4S加速電池全生命周期開發設計Piloteye：新版本總覽電解液研發干濕閉環材料器件跨尺度研發數據化智能研發AI4S賦能“軟硬一體、干濕閉環”能源電池先進研發模式發現38萬種新材料、17天自主合成41種新化合物，DeepMind一日兩篇論文登上NatureGPT-4驅動的機器人化學家，自主設計反應并執行復雜實驗DPA 分子模擬大模型Uni-Mol 分子構象大模型Uni-SMART 科學文獻多模態大模型無機材料有機材料正負極材料固態電解質電解液分子電解液配方電池研發相關文獻檢索，多模態信息提取深勢科

16、技AI4S大模型賦能電池研發SEI單組元摻雜篩選正極材料摻雜：計算推薦鈉電正極材料最優摻雜方案共摻雜組合設計DP摻雜方案 VS 無摻雜方案：50周容量保持率提升5%正極摻雜涉及元素眾多，方向不明確摻雜等機理實驗不確定性高、周期長3000+元素選擇電解液界面：DeePMD研究電解液穩定性和SEI關鍵問題AI4S解決方案研發效果缺乏高精度勢函數精確描述電解液化學反應和界面SEI行為結合DFT和增強采樣等方法構建高精度DP勢函數精確描述電解液氧化還原行為和SEI膜離子擴散行為AI加速電解液全局高通量虛擬篩選電解液化學空間基于物性篩選電解液分子基于輸運性質優化電解液配方熔點沸點介電常數密度折射率氧化還

17、原性質分子生成分子物性預測分子氧化還原性質預測電解液物性預測配方性質預測傳統實驗過程一般在 中做選擇和組合探索空間：擴展至 研發周期：縮短至 利用Piloteye電解液功能模塊篩選高壓電解液配方相較于基準電解液配方，篩選的分子氧化電位提升近 電導率提升 電解液配方模型預測配方性質基于AI配方模型，批量預測配方電導從材料-電極-電芯AI驅動的構效關系建立電池極片制造關鍵技術離散化模擬連續介質假定下力-熱-電-化多場耦合仿真與電池可靠性評價深度勢能訓練與深度勢能勢函數研究SEI膜動力學材料數據庫沉淀計算、實驗、文獻數據Piloteye助力電池進入摩爾時代EDA每18個月性能翻一番以月為單位更新產品

18、BDA月級別的產品迭代芯片電池 2023 DP Technology All Rights Reserved算法工程平臺產品開發成功實驗&計算關鍵研發場景落地（讓電池研發“計算的更準”與“實驗結合的更好”）（打通最后一公里）AI4S創新算法和模型（突破電池研發瓶頸，解決關鍵科學問題）（持續創新源頭活水）行業工業軟件（“先進算法+工程化+專家知識”結合的電池研發智慧結晶）（計算生產線研發預演）自動化和工程化（研發從“作坊式”改變到了“安卓式”平臺）（規?；A設施）AI4SAI4S電池實踐平臺電池實踐平臺PiloteyePiloteye：創新算法：創新算法-工程工程-產品產品-開發成功開發成功P

19、iloteyePiloteye創新算法-工程化-平臺材料-器件創新設計聯合研發聯合實驗室聯合申報課題開源社區吸引全球優秀人才聯合人才培養更多能力-深勢科技AI4S系統化賦能電池研發AI for Science思想與方法面向電池研發的技術轉化顧問與能力轉化1 12 23 3Bohrium科學計算云平臺BDA電池設計平臺SaaS軟件科學智能調度平臺外部集群納管/運維 PaaS平臺科學智能節點建設計算機硬件設施IaaS基礎設施4 45 56 6 2023 DP Technology All Rights Reserved已經為能源材料產業上下游多家頭部企業成功提供AI4S解決方案 2023 DP Technology All Rights Reserved商業化成果顯著，已有近百家學界、工業界客戶及合作伙伴 2021 DP Technology All Rights Reserved AI for ScienceAI for Science，PiloteyePiloteye for for Battery!Battery!新范式發明新工具，進而革新現有流程，最終創造新的行業格局我們在成就彼此的路上!T Th hanksanks