Il modello di intelligenza artificiale Skala è ora disponibile sulla piattaforma di simulazione open source CP2K
CASUS e Microsoft Research uniscono le forze
Annunci
Il modello Skala AI, sviluppato da Microsoft Research AI for Science, è ora disponibile attraverso l’ecosistema software CP2K. Grazie a Skala, i ricercatori possono eseguire simulazioni di meccanica quantistica su sistemi molecolari più estesi, ottenendo al contempo un livello di accuratezza più elevato. All’inizio del 2026, la divisione di ricerca di Microsoft e il team CP2K del Center for Advanced Systems Understanding (CASUS) presso l’Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf hanno avviato una collaborazione per integrare il modello di IA Skala in CP2K. Si prevede che la comunità globale di CP2K verifichi l’applicabilità del modello di IA a un’ampia varietà di problemi nei campi della chimica, della fisica, della scienza dei materiali e dell’ingegneria.
Per molte applicazioni di simulazione, la teoria funzionale della densità (DFT) — insignita del Premio Nobel nel 1998 — si è rivelata fondamentale. «Il tallone d’Achille della DFT è il cosiddetto funzionale di scambio-correlazione», afferma il Prof. Thomas D. Kühne, direttore del CASUS. In ambito scientifico, per «funzionali» si intende la ricerca della funzione più adatta a un dato problema. Sebbene i funzionali di scambio-correlazione sviluppati per la DFT negli ultimi anni siano diventati sempre più sofisticati, quelli più accurati richiedono un tempo di calcolo talmente elevato da poter essere utilizzati solo per sistemi con un numero ridotto di particelle. Skala è un nuovo funzionale di scambio-correlazione sviluppato da Microsoft Research AI for Science. Anziché introdurre l’ennesimo livello di formule matematiche, Microsoft ha adottato un nuovo approccio con Skala: in questo caso, una rete neurale ha appreso in che modo le densità elettroniche in diverse regioni si influenzano a vicenda. Ciò rende Skala uno dei primi funzionali di scambio-correlazione basati sull’intelligenza artificiale disponibili.
«I risultati presentati da Microsoft Research nel 2025 sono stati impressionanti, in particolare la combinazione di accuratezza ed efficienza computazionale per determinati calcoli DFT», riferisce Kühne. «Abbiamo intravisto l’opportunità di valutare l’approccio all’interno di CP2K e di comprenderne meglio l’applicabilità a problemi rilevanti per la nostra comunità. Naturalmente siamo entusiasti di essere il primo gruppo al di fuori di Microsoft ad aver confermato i vantaggi di Skala.” In un preprint pubblicato a metà agosto, gli scienziati di CASUS e Microsoft Research presentano i primi risultati della collaborazione. Essi dimostrano che l’approccio adottato è effettivamente promettente. «Posso confermare che con Skala abbiamo ottenuto un notevole balzo in avanti nell’accuratezza delle nostre simulazioni per il nostro specifico caso di prova», afferma l’autore principale Franz Pöschel dello Scientific Computing Core di CASUS.
Grande interesse in seguito all’annuncio
Microsoft Research AI for Science aveva annunciato in occasione di una conferenza, nella primavera del 2026, l’imminente integrazione di Skala in CP2K. Da allora, la comunità ha seguito regolarmente i progressi. «Sebbene fossimo lieti dell’interesse dimostrato, sentivamo una certa pressione nel dover mantenere le promesse», afferma Pöschel. «Sono quindi lieto di confermare che Skala è ora disponibile all’interno di CP2K per le simulazioni di sistemi molecolari». Il dott. Sebastian Ehlert, ricercatore senior presso Microsoft Research AI for Science, spiega perché CP2K sia così significativo per il team di Skala: «Per aumentarne l’adozione, Skala dovrebbe essere disponibile dove la comunità già opera. CP2K è da molti anni una pietra miliare della ricerca in chimica computazionale, il che ne fa una priorità naturale per l’integrazione.»
L’ecosistema software CP2K è un potente strumento per eseguire calcoli DFT, in particolare nel contesto di simulazioni dinamiche di sistemi di grandi dimensioni su lunghi periodi di tempo. Sulla piattaforma open source è possibile simulare molecole, liquidi, solidi e sistemi biologici utilizzando metodi della meccanica quantistica quali la teoria funzionale della densità e la dinamica molecolare classica. Grazie ai suoi algoritmi efficienti e alla capacità di eseguire singole fasi di calcolo in parallelo su architetture informatiche specializzate, CP2K è in grado di elaborare anche sistemi di dimensioni molto grandi, con un numero di atomi che va da migliaia a decine di migliaia. Ciò rende il software particolarmente adatto alla ricerca sui materiali per batterie, catalizzatori, semiconduttori, proteine e altri materiali complessi. Recentemente, CP2K è stato potenziato con funzionalità che consentono l’utilizzo di modelli basati sull’intelligenza artificiale. Utilizzando dati di addestramento generati da CP2K, questi modelli sono in grado di prevedere energie e forze molecolari con elevata precisione. Ciò amplia le scale temporali e di lunghezza delle simulazioni.
Altri aggiornamenti in cantiere
Prima del rilascio, i team di Microsoft Research AI for Science e CASUS hanno testato approfonditamente l’integrazione di Skala in CP2K. «Vogliamo garantire che Skala offra precisione e velocità costanti nei diversi programmi e nelle diverse configurazioni», afferma Ehlert. «Insieme al team di CP2K, abbiamo creato una serie di test di integrazione per garantire che Skala fornisca risultati numericamente corretti. Siamo particolarmente grati al team di CASUS per il supporto offerto grazie alla sua profonda esperienza nella verifica numerica dei metodi computazionali, che è stata fondamentale per progettare questa suite di test di integrazione.»
Skala non è un’approssimazione statica: il modello di IA viene costantemente migliorato e ampliato con nuove funzionalità. Presto consentirà simulazioni di solidi periodici — come metalli e semiconduttori — oltre che di liquidi. CP2K può fungere da piattaforma per un’adozione rapida e su larga scala: la recente integrazione renderà più semplice disporre dell’ultima versione di Skala all’interno di CP2K. “Microsoft Research AI for Science impone standard elevati ai propri partner di ricerca”, spiega Kühne. «Siamo fiduciosi che, sulla scia di questo successo iniziale, la nostra collaborazione porterà a molti altri risultati».
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Altre notizie dal dipartimento scienza
Questi prodotti potrebbero interessarvi
