周昀的实验室近期的工作排得非常满,按照他的规划,理论算法和工程实现两条线并驾齐驱。
周昀自己几乎泡在了办公室里,自板上的数学公式和算法结构图每天都在更新、擦除、再更新。
他与陈默以及另外两名精于算法的博士生组成了内核算法组,全力攻坚“ai一dft对抗性验证”模型。
这两个博士生是他从其他学校借调过来的,都是非常有实力的学生,否则根本就不可能跟得上他们的思路。
那个关键的“物理规则过滤器”,正从理论构想,一点点变成复杂的代码逻辑。
而陈默,则展现了超出他年龄的统筹能力。他将工程实现线的任务拆解成一个个清淅的模块:数据预处理流水线、dft计算任务调度器、结果自动分析与反馈循环。
他手下带着几名硕士生和工程师,确保每一行代码都纳入版本控制,每一次计算任务都有日志可查,整个工程平台以肉眼可见的速度变得高效。
数据共享协议也顺利签署,来自国内三个顶尖材料课题组的第一批实验数据开始导入实验室的数据库。
陈默组织人手对这些数据进行清洗、标注和格式化,将其转化为“万象”模型可以理解的养料。
然而,高速推进之下,一些问题也开始不断显现。
首次全链路闭环测试的前一天,陈默找到了周的,眉头紧锁。
“老板,有点问题。”陈默将平板计算机递给周昀,上面显示着数据监控平台的界面,“超算中心节点返回的结果,延迟比我们预估的高了15,而且有三个dft计算任务异常中断,日志显示是内存溢出。”
周昀接过平板,快速滑动着日志信息,眼神锐利。“超算中心那边怎么说?”
“他们初步排查,说可能是我们提交的任务并行策略对他们的调度器产生了压力,或者我们模型生成的某些初始结构过于复杂,超出了单任务内存预算。”
陈默语气带着一丝不确定,这个问题涉及到底层计算资源和算法设计的交叉地带,略显棘手。
周昀沉默片刻,手指在平板上点了点。“两个方向同时查。第一,你继续和超算中心的技术人员对接,优化我们的任务提交脚本,尝试不同的并行配置,摸清他们系统的脾性。这是工程问题,必须解决。”
“第二,”他抬起头,看向算法组所在的方向,“把那些导致内存溢出的初始结构挑出来,给我看看。
可能是我们的物理规则过滤器”还不够严格,让一些物理上不合理的结构溜了过去,消耗了不必要的计算资源。”
陈默立刻点头:“明白,我马上去办。”
当天晚上,周的的办公室灯火通明。他和陈默以及算法组的成员一起,对着那几个异常结构进行了深入分析。
果然,其中一个结构在键长和键角上出现了极其不合理的扭曲,虽然通过了初步的几何优化检查,但在更精细的dft计算中立刻暴露了问题。
“看来,我们的过滤器”网格还不够细。”周昀在白板上画了一个新的流程图,“需要在现有规则基础上,增加一层基于初步电子结构分析的快速预筛,把这种明显会导致计算崩溃的结构在第一时间剔除。”
这是一个临时的算法补丁,与此同时,陈默那边也传来了好消息。
通过与超算中心技术人员的反复调试,他们找到了一个更优的任务并行配置方案,有效降低了任务队列的延迟。
第二天下午,第一次全链路闭环演示在实验室的小会议室进行。
周昀坐在中间,陈默负责操作。随着陈默在控制台输入最后一条指令,平台自动从“万象”生成了十个候选材料结构,经过加固后的“物理规则过滤器”筛选,剩下七个合格结构被自动分发到本地gpu集群和超算中心节点进行dft计算。
屏幕上,任务状态条缓慢前进。
一小时后,所有dft计算完成,结果被自动回收、分析,并反馈给“万象”模型。完整的闭环,成功了。
虽然这只是一个演示案例,生成的结构也远未达到实用价值,但意味着周昀设置的第一个阶段性目标—一三个月内搭建基础平台,跑通闭环—一已经提前地完成了。
会议室里响起一阵轻松的呼气声和几声低低的欢呼。陈默看向周昀,眼中带着询问。
周昀脸上没有太多表情,只是微微颔首。
“闭环跑通了,很好。这说明我们的骨架搭起来了。”他的声音平稳,却带着不容置疑的力量,“但效率,还远远不够。十个结构,过滤掉三个,剩下七个里,根据dft结果反馈,有五个是毫无价值的垃圾”,另外两个也仅仅是不那么垃圾”。”
他转过身,目光扫过在场的每一个人。
“下一个阶段,目标不再是跑通,而是优化。我们要让这个系统变得聪明,让万象”在对抗性验证中快速学习,真正理解什么是好”的材料结构。。”
“不要松懈。”周昀最后说道。
众人刚刚放松的神经再次紧绷起来,但眼神中,更多了几分跃跃欲试的火焰。
周昀的警告言犹在耳,优化的“硬仗”便以出乎意料的方式拉开了序幕。
在成功跑通闭环的鼓舞下,团队士气高涨,开始向“万象”模型灌入更大量的训练数据,并进一步收紧“物理规则过滤器”的参数,期望快速提升筛选效率。
起初几天,效果似乎立竿见影。模型生成的候选结构中,那些明显不合理的数量锐减,提交到dft计算环节的任务通过率显著提高。
然而,就在陈默准备在周一的组会上汇报这个好消息时,一个尖锐的问题浮出水面。
负责分析dft结果的一名博士生发现,最近几批通过筛选的结构,虽然几何上看似合理,但其电子结构却呈现出一种令人不安的平庸。
它们大多是结构极其稳定、带隙过宽或过窄的绝缘体或导体,几乎不具备作为功能材料的潜力。
换句话说,“万象”似乎学会了一种取巧的方式:为了避免生成“垃圾”,它倾向于生成那些能量极低、极其稳定、但也毫无用处的“超级稳定结构”。
简单来说就是过拟合了。
“老板,情况有点不对劲。”陈默在组会前匆匆找到周昀,展示了分析结果,“过滤器的确拦住了垃圾,但也好象把创造力”一起过滤掉了。
万象”在走向保守,它现在输出的结构,象是经过精心修饰的标准答案”,缺乏创新。”
周昀盯着屏幕上的能带结构图和形成能数据,眉头渐渐锁紧。他预见到优化之路会有波折,但没料到居然会是过拟合的问题。
组会上,气氛变得有些凝重。陈默汇报了筛选率提升的数据,但也坦诚了”
结构平庸化”的新问题。
“这意味着,我们的物理规则过滤器”可能过于强势,或者说,我们给万象”设置的优化目标太单一了——仅仅追求低能量和稳定性。”
周昀一针见血地指出,“它就象一个只会背诵教科书的好学生,能避开所有错误答案,却答不出有创见的题目。”
这甚至还没有原版的万象”好用,所谓的改进完全是负优化。
所有人的心都沉了下去。他们夜以继日的工作,换来的竟是比原始模型更糟糕的结果,短暂的沉默后,周昀敲了敲桌子,将众人的注意力拉回。
“现在不是沮丧的时候。我们诊断出了问题—一过拟合。那么,解决方案是什么?”
他目光扫过算法组的成员,最后落在陈默身上。“陈默,你认为问题根源在哪里?除了目标函数单一。”
陈默冷静下来后盯着屏幕,快速分析:“我认为有两个层面。第一,正如您所说,优化目标过于强调稳定性和低形成能,相当于给了模型一个强烈的避错”指令,它自然会选择最保守、最安全的路径。
第二,我们灌入的高质量”数据,可能本身就偏向于已知的、稳定的结构类别,模型从中学到的知识”范围太窄,缺乏对未知、亚稳态但可能具备特殊功能的结构的探索。”
“很好。”周昀点头,“所以,我们需要在规则”和自由”之间找到一个平衡点。不仅要告诉模型什么是错”的,更要引导它去发现什么是好”的,甚至是意想不到”的好。”
这个与监督的思想有点类似,但是又不完全一样,他站起身,再次走向白板,擦掉了之前的部分流程图。
“第一,立刻调整损失函数。引入功能潜力作为内核优化目标之一,设立一个创造性奖励机制。
对于生成的结构,只要其电子结构显示出我们缺省的、有价值的功能特征,如适中的带隙、高的态密度有效质量、特定的能带型状,即使其形成能不是最低的,也应该获得高评分。”
“第二,调整训练数据。不能只喂给它标准答案。我们需要刻意添加一些经过验证的、具有特殊性质的亚稳材料数据,甚至是一些看似怪异”但在特定条件下成立的结构,拓宽它的视野”。”
“第三,”周昀笔尖一顿,“在对抗性验证环节,给验证器增加新的评判维度。不仅要判断结构是否合理,还要评估其功能潜力。让万象”明确知道,仅仅存活下来是不够的,必须展现出价值。”
“周老师,这样修改,模型的收敛速度可能会大大降低,而且搜索空间会爆炸性增长,计算成本————”
“我们现在要的不是快速收敛到一个错误的局部最优,而是要以足够的耐心,找到那条通往真正创新的路径,效率暂时下降可以接受,但方向必须正确。”
他看向陈默:“工程线配合,重新配置计算资源,优先保障新算法的测试和迭代。
另外,数据组立刻开始筛选和准备包含亚稳相和功能材料的特殊数据集。”
任务分配下去,实验室再次高速运转起来,重构算法和数据集花费了将近一周时间。首次测试那天,所有人都摒息凝神。
新的“万象”模型开始生成候选结构。与之前相比,生成的结构明显变得更加多样,甚至有些看起来“大胆”了许多。
然而,随之而来的是dft计算任务的激增,以及更高的失败率。许多结构在几何优化阶段就崩溃了,或者计算出匪夷所思的电子性质。
陈默看着监控平台上跳动的失败提示,眉头紧锁,改进版的“万象”似乎从一个极端走向了另一个极端——创造力有了,但稳定性急剧下降。
连续几天,进展缓慢。筛选率不仅没有提升,反而因为大量结构在dft验证环节失败而有所回落,团队内部开始出现一些焦躁的情绪。
就在此时,周昀做出了一个决定。他叫停了大规模的结构生成测试。
“我们陷入了另一个误区。”他在晚间的小范围讨论会上说,“创造性不是漫无目的的随机发散。我们需要给这种创造”加之一个锚点,基于物理规律的探索。”
他提出了一个全新的概念:“在物理规则过滤器”和功能潜力评估”之间,增加一个结构可行性预测”模块。这个模块不追求绝对精确,而是利用一个轻量级的神经网络,快速预测生成的结构在dft几何优化中的存活概率”。
让万象”在生成阶段,就能有一个初步的、基于经验的手感”,知道往哪个方向创造”更容易产出物理上可信的结构。”
这是一个巧妙的折中方案,相当于给天马行空的创意加了一个符合工程实际的“缰绳”。
算法的迭代进入了一个更复杂的阶段。团队成员们围绕着“结构可行性预测”模块的设计和训练,展开了激烈的讨论,陈默协调着资源,确保这个新模块能尽快集成到主流程中。