近日，由北京科学智能研究院（以下称“AISI”）和深势科技电池材料团队联合主办的「探索前沿趋势，共谋领域发展——电池材料领域前沿技术分享」活动以在线直播方式圆满举行。 本次会议就电池BDA（Battery Design Automation）平台系统Piloteye赋能电池研发，AI for Science时代下的电池研发新范式进行了深度交流。来自电池材料领域基础应用研究和前沿技术探索的知名企业代表、专家学者们共聚云端，并从不同角度探讨了AI4S时代下各电池材料领域的发展和创新路径，各方分享了相关领域的学术成果和应用进展。 活动上，深势科技高级研究员、材料研发总监王晓旭博士分享了题为“AI for Science时代电池研发自动化设计与实践平台-Piloteye”的报告。王晓旭博士介绍道：当前电池研发领域面临着“研发周期长”、“成本高”、“创新难”的瓶颈。通过“实验试错”手段开展的电池研发，需要经过多个环节，从新材料开发到化学体系整合到电芯样品设计制造测试到电芯产品大规模量产，整个研发周期可能需要数年时间，需要大量的资金投入，包括设备、人力、原材料等。虽然计算手段在电池研发领域应用日益增多，但是“传统计算模拟”手段仍面临着许多挑战，最明显的则是“计算效率和计算精度难以兼顾”，这成为计算方法在模拟电池工作真实场景、反映电池工作真实问题的瓶颈。随着市场对电池设计的要求越来越多样化，而电池研发的痛点难以快速被解决，电池行业内“卷”的生态实在无可避免。要解决“卷”的生态，则需要通过创新技术和加强合作来实现。王晓旭博士表示，在AI for Science新范式的发展下，利用人工智能等新技术来突破电池研发的难点，开发更高效、更可靠的电池设计自动化平台成为电池研发行业的重要趋势。BDA（电池设计自动化）平台基于多尺度模拟算法的突破、算法工程化的实践和产品开发能力，可以更快速、精准地完成电池的设计和研发，持续提升电池研发的创新效能。Piloteye 为深势科技开发的电池设计自动化平台（Battery Design Automation，简称BDA）。平台主要针对电池领域企业研发的关键需求，从创新算法、工程化及行业研发“最后一公里”落地等方面系统赋能电池材料开发和电芯设计。
亮点一：基于AI4S原理驱动的创新算法，赋能电池研发过去电池研发领域面临着“研发周期长”、“成本高”、“创新难”的瓶颈：通过“实验试错”手段开展的电池研发昂贵低效，而“传统计算模拟”手段则无法兼顾“速度”和“精度”的统一。Piloteye 通过将ABACUS、DeePMD、Uni-Mol、DMFF等一系列以AI4S原理和数据驱动的创新算法整合到电池研发的过程中，提高计算模拟研究电池的精度和可靠性，加速电池材料研发进程，帮助研发人员优化电池设计和生产过程，更快响应市场上多样化的需求。亮点二：背靠云计算时代下的科学计算平台，更快更好惠及一线科研Piloteye 背靠Bohrium®强大的云计算服务能力。作为AI4S和云计算时代下的科学计算平台，Bohrium® 整合大多数主流云计算和超算资源，满足多样化弹性计算需求，另外还预装了经典科学计算和AI4S前沿工具，加快科学计算的速度和效率。Piloteye作为基于Bohrium®平台的电池设计自动化工具，将分子模拟、机器学习和有限元计算等电池研发中需要的多尺度计算工具集成在云上，能够更快更好地服务于一线科研工作者，帮助他们更快地推进电池研发。
亮点三：电池领域先进的数字孪生级别的智能研发引擎，快速响应工业需求作为电池领域先进的数字孪生级别的智能研发引擎，Piloteye不仅提供创新算法，而且还结合算法与行业实际know-how，通过工程化方式应用到电池研发当中。Piloteye通过清晰的工作流“输入”“输出”以及用户友好的界面让研发人员能更加专注于电池的优化设计和仿真分析，让实验研发方向的人员也能参与进来，共同为电池研发提供更加高效、精准的解决方案，让AI4S 时代BDA工业软件快速惠及产业界。
核心功能模块聚焦行业关键问题
打破计算与实验交流的鸿沟
目前Piloteye的三个功能模块，即电解液模块、电极材料模块和电芯模块，分别聚焦于原理驱动和数据驱动下的电解液性质理论评估、正负极材料性质理论评估和电芯性能仿真评估。电极材料模块是Piloteye的关键模块之一，主要包括正极材料计算和负极材料计算。正极材料计算部分采用电子结构层面的占位矩阵算法和晶体结构层面的局域环境微扰算法，解决在传统的密度泛函理论（DFT+U）计算中磁性难收敛的问题，另外用户可以在少量输入的情况下快速获得可靠的计算结果。而负极材料计算部分则主要关注Li在材料中扩散性质。通过基于DP势函数模型的计算，可以更加深入地了解充放电实际温度下电极材料的性能，为优化电池设计提供参考。
Piloteye 电解液模块功能相对更加丰富，包括力场生成和性质计算模块。力场生成模块实现了力场参数自动化生成与整理的功能，将复杂的力场生成步骤内置，实现标准化小分子力场文件和配套构型文件的自动生成。在这个模块中用户只需提供所需计算的分子构型，即可生成对应的力场文件，进而用于电解液的分子动力学模拟计算。而另一性质计算模块提供多种性质计算功能，用户只需提供给定的电解液体系的配方，即可自动进行电解液建模以及性质计算过程，完成计算后，Piloteye会展示电解液结构及相应性质计算结果。通过Piloteye电解液模块，用户可实现电解液体系“从配方到性质”全过程的自动化计算与快速计算，极大降低了开展电解液性质预测工作的门槛。
电芯模块是 Piloteye 中的重要模块，它可以帮助用户快速地进行电池性能预测和设计优化。用户可以根据需要输入设计信息，选择化学体系和测试数据，然后选择测试工况和物理场内容，即可输出计算结果。模块支持自动处理测试数据，实现设计信息和模型参数的自动转换，降低电化学仿真的门槛，帮助产品设计人员更简单的使用仿真工具。内置多套电池参数并支持AI+物理模型的自动化模型参数辨识，根据实验测试数据快速获得对应化学体系的模型参数。同时，该模块还支持与实验进行比较，可以更准确地评估设计的可行性和性能优化效果。区别于传统商业有限元软件，针对实际应用中的大倍率工况和材料体系，仿真模型进行了针对性优化，更符合真实应用场景。通过该模块，用户可以大大减少试错的成本，提高研发效率和设计准确性，从而更好地满足市场的多样化需求。
除上述已实现的功能外，Piloteye也逐步在电池研发中更多的关键需求和场景进行系统性赋能开发。未来 Piloteye 将会面向电池研发领域的工程师和研发专家，致力于为他们提供创新算法与行业 know-how 相结合、操作便捷的BDA平台工具，降低传统计算模拟类软件的使用门槛及与实验的gap，聚焦行业关键问题，以落地式综合先进方案输出，真正让企业提高研发效率，形成行业竞争优势。Politeye：实现从创新算法、工程化
到行业研发的“最后一公里”
作为在AI4S新范式驱动下应运而生的电池设计自动化平台，Piloteye 针对电池领域相关企业在材料侧和电芯侧研发的关键需求，从创新算法、工程化及行业研发“最后一公里”落地等方面系统赋能电池材料以及电芯研发。在此次活动中，无论是学术界还是业界的嘉宾们纷纷对 Piloteye 的先进理念以及使用体验表示了认可。北京大学材料科学与工程学院特聘研究员许审镇老师以及北京大学材料科学与工程学院博士后胡太平老师都认为，未来的科学研究更加依赖于AI4S范式，要解决如硅负极膨胀、SEI成膜反应等电池行业关键问题往往离不开先进的创新算法，Piloteye 强大且丰富的底层算法就很好地满足了这一点。来自华为和多氟多的企业代表均表示，电池作为当下热门领域，先进算法和行业实际应用的结合也同样重要。Piloteye 基于强大工程实践能力，结合创新算法和行业know-how，打破过去电池研发中计算与实验交流的鸿沟，除此之外，操作便捷及用户友好的Piloteye 也能很好地降低研发人员使用传统计算模拟类软件的门槛，让研发更聚焦于行业的关键问题。最后，北京大学数学科学学院博士后、北京科学智能研究院研究员傅方佳老师和中国科学技术大学物理系博士、北京科学智能研究院研究员拓娉老师还补充到：AI4S和云计算时代下的科学计算平台改变了过去科学研究的“小农作坊”模式，推动向“安卓平台”模式进化和发展。Piloteye 借助 Bohrium® 在科学计算领域的经验，能快速响应更多、更丰富的电池研发需求，从而更快更好的惠及电池领域的一线科研。Piloteye正是结合了多尺度算法突破、算法工程化能力以及丰富行业经验的工业软件平台。Piloteye充分利用专家知识，基于高效稳定的算法引擎，通过多尺度算法突破，实现了从原子尺度到宏观尺度的电池材料模拟和优化，以及电池性能预测和设计，为电池材料研发、电芯设计等环节提供了强大的支持。目前深势科技在正极、负极、电解液以及电化学仿真等方面积累了丰富前沿学术成果，且与多家电池上下游龙头企业合作形成了成功示范。未来，深势将持续深耕AI for Science，并着力为赋能更多产业变革贡献力量。
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深势科技是“AI for Science”科学研究范式的引领者和践行者，致力于运用人工智能和分子模拟算法，结合先进计算手段求解重要科学问题，为人类文明最基础的生物医药、能源、材料和信息科学与工程研究打造新一代微尺度工业设计和仿真平台。
我们开创性地提出了「多尺度建模+机器学习+高性能计算」的科学研究新范式，并推出了Bohrium®微尺度科学计算云平台、Hermite®药物计算设计平台、RiDYMO™强化动力学平台及电池材料计算设计平台等微尺度工业设计基础设施，颠覆了现有研发模式，打造“计算引导实验、实验优化设计”的全新范式，为药物、材料领域带来极具突破性的计算模拟及设计工具。深势科技是国家高新技术企业、北京市“专精特新”中小企业，总部位于北京，并在上海、深圳等城市布局研发中心。科研技术团队由中国科学院院士领衔，汇集了超百位数学、物理、化学、生物、材料、计算机等多个领域的优秀青年科学家和工程师，其中公司的博士及博士后占比超过35%。核心成员获得过2020年全球计算机高性能计算领域的最高奖项“戈登贝尔奖”，相关工作当选2020年中国十大科技进展和全球AI领域十大技术突破。