昇思MindSpore打造的智能化工大模型，讓研發(fā)效率提升10+倍

 前言：華為與大連化物所深度合作，聯(lián)合推出智能化工大模型，AI賦能化工領(lǐng)域，擁抱科學(xué)創(chuàng)新，提供了數(shù)據(jù)驅(qū)動化工研發(fā)的新范式。

       2024年3月22日，在北京國家會議中心召開的昇思人工智能框架峰會上發(fā)布了由華為AI4S Lab與中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所葉茂研究員與劉中民院士等團(tuán)隊深度合作、共同打造的智能化工大模型?；跁N騰AI處理器、昇思MindSpore框架，研發(fā)團(tuán)隊圍繞該模型，構(gòu)建了首個化工設(shè)計-仿真優(yōu)化-知識歸納的多智能體協(xié)同設(shè)計的平臺，在用戶輸入工藝目標(biāo)后，可實現(xiàn)秒級生成并可視化對應(yīng)設(shè)計方案，響應(yīng)用戶的優(yōu)化指令，完成對原設(shè)計方案的修改。

       化工生產(chǎn)中工藝流程設(shè)計至關(guān)重要，工藝流程直接影響化工產(chǎn)量、質(zhì)量及損耗量；然而化工流程復(fù)雜、仿真環(huán)節(jié)多，且嚴(yán)重依賴于專家經(jīng)驗。基于昇騰AI處理器的強(qiáng)大算力和昇思MindSpore在大模型領(lǐng)域和化學(xué)領(lǐng)域套件的基礎(chǔ)能力，智能化工大模型得以快速順利的孵化，實現(xiàn)了化工工藝流程研發(fā)效率的10+倍提升。這是團(tuán)隊基于昇騰AI基礎(chǔ)軟硬件平臺在化工領(lǐng)域的一次重要探索。

       智能化工大模型，加速工藝流程設(shè)計效率，助力化工行業(yè)轉(zhuǎn)型升級

       傳統(tǒng)科研范式下，新技術(shù)需要經(jīng)歷實驗室小試、實驗室中試、工廠中試以及實際工廠落地多個階段，時間上需跨越數(shù)十年，人力成本、經(jīng)濟(jì)投入需上億，嚴(yán)重制約了新科技成果向?qū)嶋H生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的速度。工藝流程圖是化工設(shè)計的核心，它反映了化工生產(chǎn)由原料到產(chǎn)品的全過程，即物流、能流的變化以及生產(chǎn)過程中所經(jīng)歷的工藝過程和所需的設(shè)備儀表。智能化工大模型快速準(zhǔn)確檢索化工知識，初步實現(xiàn)了自動生成、仿真、反饋優(yōu)化等功能，降低了化工工藝設(shè)計對專家經(jīng)驗的依賴度的同時，也有望實現(xiàn)10+倍的化工流程設(shè)計效率提升。

       大連化物所所長劉中民院士對這項工作給予了高度評價：能源、化工、冶金等流程工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，在“雙碳”大背景下，能源革命與工業(yè)低碳化升級勢在必行，科技創(chuàng)新要發(fā)揮引領(lǐng)作用。世界通行的流程工業(yè)新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用仍然靠逐級放大模式，費(fèi)時耗力且風(fēng)險極大，難以及時滿足社會發(fā)展需求。根源在于從底層科學(xué)邏輯出發(fā)描述多尺度復(fù)雜系統(tǒng)的理論體系還沒有真正建立起來。AI的發(fā)展為流程工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新范式變革帶來了曙光。智能化工大模型的推出是一項可喜的重大進(jìn)展。相信隨著后續(xù)更多科學(xué)原理和化工專業(yè)知識的引入以及已有海量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，智能化工大模型的發(fā)展不僅將有效解決AI本身參數(shù)越來越多的問題，也必將在推動化工新技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用方面發(fā)揮巨大威力。

 圖一. 智能化工大模型的工作流：基于大模型實現(xiàn)了化工流程的自動設(shè)計、仿真及優(yōu)化。

       昇騰AI處理器+昇思MindSpore AI框架，加速智能化工大模型孵化，推動化工領(lǐng)域創(chuàng)新

       基于昇思AI4S的化學(xué)領(lǐng)域套件，僅用10行代碼即可實現(xiàn)化工數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換；并基于昇思MindSpore八維混合并行能力，大幅提升模型訓(xùn)練速度；可視化的模型訓(xùn)練看板降低了模型的性能調(diào)優(yōu)難度；同時，昇思MindSpore框架通過高階API接口實現(xiàn)訓(xùn)推一體，并提供前端web界面與大模型推理串聯(lián)的開發(fā)案例，助力研發(fā)團(tuán)隊實現(xiàn)了模型的高效迭代與部署；最終，在昇騰硬件的支撐下，以大模型為核心實現(xiàn)了具備歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)化，流程設(shè)計自動化，以及面向仿真結(jié)果自優(yōu)化功能的智能化工平臺。

       昇思MindSpore首席架構(gòu)師，華為科學(xué)家金雪鋒評論稱：智能化工大模型的推出是AI與化工領(lǐng)域交叉研究的重大成功實踐，基于昇思極簡易用和極致性能的特性，實現(xiàn)了化工研發(fā)效率10+倍提升。在大模型時代，提出了前沿的AI輔助化工研發(fā)范式，未來昇思MindSpore將持續(xù)致力于高效使能AI與科學(xué)領(lǐng)域的融合研究，踐行和牽引AI與科學(xué)聯(lián)合的多研究范式躍遷，為領(lǐng)域科學(xué)家的研究提供全新的視角與高效的工具。

 圖二. 全流程化工平臺的設(shè)計思路圖：基于昇騰算力、昇思MindSpore平臺快速孵化化工大模型，并協(xié)同仿真和知識歸納模塊，構(gòu)建了全流程化工平臺。

       合成纖維、調(diào)味品、塑料、汽油……化工產(chǎn)品深入日常生活，與我們的衣食住行息息相關(guān)。我國作為化工產(chǎn)業(yè)大國，行業(yè)產(chǎn)值長居世界第一，是國民經(jīng)濟(jì)中重要基礎(chǔ)性、支柱性產(chǎn)業(yè)，更是推動社會可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。應(yīng)對傳統(tǒng)化工研發(fā)范式中的多重挑戰(zhàn)，智能化工大模型的開發(fā)與演化有望縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本，快速將前沿科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)動能，在化工行業(yè)率先推動新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展。未來，昇思MindSpore也將繼續(xù)致力于賦能AI與科學(xué)交叉領(lǐng)域的創(chuàng)新，開創(chuàng)全新的AI編程范式，推動人工智能應(yīng)用生態(tài)的繁榮發(fā)展。

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       昇思MindSpore Science開源路徑https://gitee.com/mindspore/mindscience

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