Microsoft и Johnson Matthey объединяют усилия, чтобы ускорить внедрение инноваций в области водородных топливных элементов с помощью Azure Quantum.

Химики Johnson Matthey и Microsoft Azure Quantum объединились, чтобы сделать новые открытия в области устойчивой энергетики. До сих пор Джонсон Матти наблюдал двукратное ускорение вычислений в области квантовой химии, и мы только начинаем. Обе компании признают, что открытия, необходимые для создания безуглеродного будущего, потребуют значительных прорывов в области химии и материаловедения, и с энтузиазмом относятся к тому, что мы можем изменить мир вместе.

Многие из самых сложных проблем, стоящих перед обществом, такие как обращение вспять изменения климата и решение проблемы отсутствия продовольственной безопасности, связаны с проблемами химии и материаловедения. Прогресс в этой области повлияет на 96 процентов продуктов и 100 процентов человечества. Благодаря постоянному расширению возможностей классических вычислений сегодня можно решить больше проблем квантовой химии с помощью современных сервисов облачных высокопроизводительных вычислений (HPC). Однако сложнейшие задачи по химии и материаловедению потребуют масштабируемая квантовая машина как тот, который Microsoft разрабатывает прямо сейчас. В конечном счете, эффективные приложения будущего будут гибрид высокопроизводительных вычислений, искусственного интеллекта и квантовых вычислений. Наша цель — дать ученым возможность ускорить следующие 250 лет открытия химии до 25 лет. Для начала мы учимся и ускоряем инновации вместе с пионерами в этой области, которые стремятся оказать влияние сегодня и подготовиться к квантовым вычислениям завтра — такими пионерами, как Джонсон Матти.

Johnson Matthey является мировым лидером в области устойчивых технологий, с более чем 200-летней приверженностью инновациям и технологическим прорывам в области транспорта, энергетики и химической обработки. Например, в каждой третьей машине на дороге используется катализатор Johnson Matthey в выхлопной системе, помогающий снизить вредные выбросы. Джонсон Матти сотрудничает с химиками Azure Quantum для разработки новых инструментов прогнозного моделирования с использованием возможностей супервычислений Azure HPC и усовершенствованных рабочих процессов для ускорения химического моделирования, изучения потенциала ИИ и подготовки к квантовым вычислениям. Команде удалось ускорить некоторые расчеты в области квантовой химии и сократить время обработки масштабируемых рабочих нагрузок с шести месяцев до недели. Эти возможности меняют темпы исследований и разработок (НИОКР) Johnson Matthey в области вычислительной химии и материаловедения.

Поиск лучших катализаторов водородных топливных элементов

Одной из ключевых областей исследований и разработок Johnson Matthey в области устойчивых технологий является поиск лучших катализаторов для водородных топливных элементов, которые питают грузовики и автобусы. Электрокатализаторы — это материалы, которые облегчают электрохимические реакции в топливных элементах, помогая использовать водородное топливо для производства электроэнергии. Наиболее эффективным катализатором для водородных топливных элементов на сегодняшний день является платина, которая встречается редко и очень дорого. Компания расширила свои новаторские цифровые исследования в области электрокатализаторов, чтобы разработать катализаторы из альтернативных сплавов, в которых используется меньше платины, чтобы снизить стоимость технологии топливных элементов. Это исследование требует значительных вычислительных ресурсов для моделирования сложных атомных взаимодействий внутри материалов.

Ускорение открытий в области квантовой химии

Джонсон Матти обратился к химикам Azure Quantum с просьбой помочь им изучить новые инструменты прогнозного моделирования, встроенные в Azure, которые могут ускорить моделирование наночастиц для обнаружения новых катализаторов. Использование этих инструментов с суперкомпьютерными возможностями Azure HPCкоманда значительно увеличила производительность вычислений, необходимых для понимания и разработки новых материалов для электрокатализаторов.

«Благодаря Azure HPC мы наблюдаем примерно 50-процентное ускорение некоторых наших химических расчетов, которые мы выполняем, что имеет решающее значение для исследований и разработок, поскольку каждая секунда на счету не только для быстрого получения результатов, но также с точки зрения затрат и пропускной способности. ”, — Гленн Джонс, менеджер по исследованиям, Технологический центр Джонсона Матти..

Azure обеспечивает масштабирование и ускорение супервычислений

Эти революционные возможности ускорения стали возможными благодаря современному оборудованию Azure HPC, которое уникально подходит для рабочих нагрузок в области химии и материаловедения. Масштаб облака Azure HPC позволяет выполнять массовые параллельные вычисления для исследований в области химии и материаловедения, в то время как архитектуры ЦП/ГП, подключенные к InfiniBand, ускоряют тесно связанные рабочие нагрузки молекулярного моделирования. Инструменты рабочего процесса, такие как AiiDA, могут помочь пользователям использовать возможности облака, управляя его сложностью и масштабом данных из массовых параллельных вычислений. Кроме того, инструменты развертывания Azure можно использовать для быстрого развертывания и управления средами вычислительной химии и материаловедения в облаке.

Подготовка к масштабируемым квантовым системам будущего

Azure не только обеспечивает масштабирование суперкомпьютеров и ускорение моделирования; это также позволяет Johnson Matthey подготовиться к квантовому будущему с гибридными рабочими процессами и кодами для решения еще более амбициозных задач и ускорения инноваций, когда станут доступны масштабируемые квантовые системы.

«Поскольку мы используем Azure, мы готовы к квантовым вычислениям и находимся на пути к использованию возможностей квантовых компьютеров, когда-то доступных в облаке через Azure Quantum. Это произведет революцию в том, как мы проводим моделирование химических процессов», — Гленн Джонс, руководитель исследований, Технологический центр Джонсона Матти..

Узнайте больше об инновациях в области химии и материаловедения

Это сотрудничество с Джонсоном Матти является частью целенаправленных усилий Microsoft по ускорению научных открытий путем предоставления химикам и другим ученым современных облачных сервисов, специально предназначенных для решения квантовых задач. Мы приветствуем Джонсона Матти в нашем сообщество лидеров квантовой мысли и пригласить другие предприятия, которые хотят изучить потенциал облачных служб Azure и квантовых вычислений, чтобы внедрять инновации и значительно улучшать свою химию и разработку материалов, присоединиться к нашей следующее мероприятие серии Microsoft Quantum Innovator.

Если вы хотите встретиться с нашими химиками и квантовыми архитекторами, чтобы узнать, как наша платформа может ускорить ваши исследования и разработки, обратитесь к команде Azure Quantum по адресу [email protected].