嘿,各位科研小伙伴们!还在为分子动力学(MD)模拟的复杂性和计算量而头疼吗?别担心,今天我们要给大家揭秘一个足以让你眼前一亮的“黑科技”——NVIDIA、洛斯阿拉莫斯国家实验室和桑迪亚国家实验室强强联手,共同打造的ML-IAP-Kokkos接口!
这可不是一般的接口,它就像一座魔法桥梁,将大家熟悉的PyTorch机器学习势函数(MLIPs)与强大的LAMMPS MD模拟包紧密连接起来,直接让你的科研效率和模拟规模实现质的飞跃!想想看,以前那些需要“磨破嘴皮”才能跑完的复杂模拟,现在有了AI的加持,速度飙升简直是小意思!
AI赋能MD模拟:为什么它能让你“飞”起来?
传统的MD模拟虽然是研究化学反应、材料特性和生物相互作用的利器,但其巨大的计算需求常常让人望而却步。而MLIPs的出现,就像给MD模拟注入了“超能力”,它能以更低的成本和更高的精度模拟原子间相互作用。
ML-IAP-Kokkos接口的诞生,正是为了将这种“超能力”发挥到极致。它不仅简化了外部开发者集成社区模型的过程,让PyTorch模型能轻松与LAMMPS“对话”,更重要的是,它彻底打通了多GPU并行计算的“任督二脉”!

这张图清晰地展现了当我们使用通信钩子(Communication Hooks)时,模拟性能如何像火箭一样蹿升!你看,无论是1层、2层、3层还是4层的MLIPs模型,开启钩子后,每GPU每原子步的计算量都显著提高,这直接意味着你的模拟速度快了不止一点点!底部图表展示的加速比更是让人惊叹,最高可达3倍!
核心秘籍:
- 高效通信: 接口支持消息传递型MLIP模型,充分利用LAMMPS内置的通信机制,让GPU之间的数据传输又快又稳,大规模模拟再也不是难题!
- GPU加速到底: 通过Cython技术,完美衔接Python与C++/Kokkos LAMMPS,确保从头到尾的GPU加速,整个模拟流程丝滑无比,优化效果肉眼可见!
- 社区友好: 它就是为你设计的!简化了PyTorch模型接入LAMMPS的繁琐步骤,让更多科学家能轻松玩转AI驱动的MD模拟。
实操指南:让你的PyTorch模型与LAMMPS“牵手”
想亲自体验一下这种“神仙打架”般的模拟加速吗?跟着我们一步步来,将你的PyTorch模型接入LAMMPS,让它为你疯狂加速!
1. 备齐你的“魔法装备”:
- 需要LAMMPS(确保已构建Kokkos、MPI和ML-IAP支持)。
- 安装好Python环境,并准备好PyTorch和你的训练好的MLIP模型(如果支持cuEquivariance更好)。
2. 安装LAMMPS ML-IAP-Kokkos/Python支持:
别忘了安装2025年9月发布的LAMMPS版本,它集成了必要的ML-IAP-Kokkos和Python支持。

3. 开发ML-IAP-Kokkos接口:
你需要实现MLIAPUnified抽象类。它就像一个翻译官,负责将LAMMPS的数据传递给你的PyTorch模型,再将模型计算的结果反馈给LAMMPS。我们提供了一个简单的示例代码,让你了解LAMMPS如何与你的类交互,包括原子总数、局部原子、原子索引、原子类型、邻居对等等关键信息。
from lammps.mliap.mliap_unified_abc import MLIAPUnified
import torch
class MLIAPMod(MLIAPUnified):
def __init__(
self,
element_types = None,
):
super().__init__()
self.ndescriptors = 1
self.element_types = element_types
self.rcutfac = 1.0 # Half of radial cutoff
self.nparams = 1
def compute_forces(self, data):
print(f\