Kristjan Eimre (Lausanne Šveitsi föderaalne tehnoloogiainstituut EPFL)

Arvutustehnoloogia võimsus on alates 1970. aastatest iga 2 aasta tagant kahekordistunud, mis on dramaatiliselt suurendanud arvutusteaduse tähtsust ja võimalusi. Materjaliteaduses on kvantmehaanilised simulatsioonid (näiteks tihedusfunktsionaaliteoorial põhinevad) nüüdseks teaduslik protsessi tavapärane osa. Neid kasutatakse mitte ainult katsete toetamiseks, vaid ka uute teooriate pakkumiseks, materjali omaduste ennustamiseks ja uute materjalide väljatöötamiseks. Viimase kümnendi jooksul on muutunud võimalikuks läbi viia kõrge läbilaskevõimega kvantmehaanilisi simulatsioone, kiirendades oluliselt materjalide avastamist, kuid tekitades ka uusi väljakutseid.

Oleme välja töötanud avatud teaduse platvormi, et lahendada kõrge läbilaskevõimega materjaliteaduse arvutuste väljakutseid. AiiDA [1] on arvutuslik infrastruktuuriprojekt, mis pakub skaleeritavat töövoomootorit. See salvestab automaatselt kõik simulatsioonide andmete lähteinfo, muutes need reprodutseeritavaks. Lisaks AiiDA kasutamisele mitmesugustes suure läbilaskevõimega uuringutes, on teda hiljuti kasutatud ka tihedusfunktsionaalse teooria programmide kontrollimiseks ja täiustamiseks [2]. Materials Cloud [3] (https://www.materialscloud.org) on arvutusliku materjaliteaduse levitamise platvorm, mis toimib ka AiiDA andmebaaside esiküljena, muutes need teaduslikule kogukonnale kättesaadavaks. AiiDAlab [3] pakub platvormi AiiDA töövoogude jagamiseks hõlpsasti kasutatavate veebirakendustena, mida saab otse veebibrauseris käivitada, võimaldades keerulisi simulatsioone käivitada ka vähem kogenud kasutajatel. Samuti teeme jõupingutusi materjaliteaduse andmebaaside üldisemalt koostalitlusvõimeliseks muutmiseks, panustades universaalsete materjalide andmete rakendusliidestesse ja implementeerides neid vastavalt OPTIMADE spetsifikatsioonile (https://www.optimade.org/) [5].

[1] Huber, S. P. et al. AiiDA 1.0, a scalable computational infrastructure for automated reproducible workflows and data provenance. Scientific Data 7, 300 (2020).

[2] Bosoni, E. et al. How to verify the precision of density-functional-theory implementations via reproducible and universal workflows. Nat Rev Phys 6, 45–58 (2024).

[3] Talirz, L. et al. Materials Cloud, a platform for open computational science. Sci Data 7, 299 (2020).

[4] Yakutovich, A. V. et al. AiiDAlab – an ecosystem for developing, executing, and sharing scientific workflows. Computational Materials Science 188, 110165 (2021).

[5] Evans, M. L. et al. Developments and applications of the OPTIMADE API for materials discovery, design, and data exchange. Preprint at https://doi.org/10.48550/arXiv.2402.00572 (2024).

Physicumi seminarid on mõeldud füüsikute ja materjaliteadlaste, aga ka teiste loodus- ja täppisteadlaste laiale ringile (alates bakalaureuse astme üliõpilastest) ning püüavad avada seda, mis mingis valdkonnas on parasjagu oluline ja uudne või kuhu teatud uurimissuund on tänaseks välja jõudnud.

Seminar toimub inglise keeles. Kõik huvilised on teretulnud.