首届复杂界面谱学智算研讨会在厦门大学成功举办

学术   2025-01-21 13:36   中国台湾  

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   会议回顾 

2025年1月13日-15日,第一届复杂界面智算谱学研讨会成功举办。

本次研讨会由嘉庚创新实验室主办,厦门大学化学化工学院、厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院、固体表面物理化学国家重点实验室、北京科学智能研究院、深势科技、DeepModeling社区协办。研讨会内容覆盖复杂界面的振动光谱,固体核磁谱、X射线光谱、原子力显微镜、以及以数据驱动为主的谱学处理方法等多个方向,并提供上机实践及案例分析。

此次研讨会,收到了来自全国各地50所高校和科研机构的200余名师生报名,线下招收学员80人,线上全程共吸引80,000余人在线观看。

高校&科研院所等

(按拼音顺序排序、上下滑动阅览)

安徽师范大学、北京大学、北京低碳清洁能源研究院、北京理工大学、福建农林大学、广东以色列理工学院、哈尔滨理工大学、华南师范大学、嘉庚创新实验室、南京工业大学、宁波材料所、宁德新能源科技有限公司、清华大学、清华大学深圳国际研究生院、厦门大学、上海交通大学、上海科技大学、深圳理工大学、四川大学、苏州实验室、天津大学、武汉大学、西湖大学、辛辛那提大学、浙江大学、浙江大学衢州研究院、浙江工业大学、中国工程物理研究院材料研究所、中国工程物理研究院流体物理研究所、中国工程物理研究院研究生院、中国科学技术大学、中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究中心、中国科学院化学研究所、中国科学院山西煤炭化学研究所



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   研讨会开幕  

1月13月上午研讨会正式开始,由AI4EC Lab常务副主任、厦门大学化学化工学院程俊教授开幕致辞。程俊教授表示,结合理论计算与实验光谱学的计算谱学领域,正受到越来越多的关注与重视。随着AI发展,研究人员有望在工况环境下解决复杂体系的谱学问题。AI4EC Lab也将持续推动AI辅助计算谱学的理论与算法发展,与领域内专家共同探索复杂界面的谱构效关系解析。最后,程俊教授对远道而来的报告人与参会者表示感谢。

▲AI4EC Lab常务副主任、厦门大学化学化工学院程俊教授致辞

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   精彩纷呈的专家报告  

本次会议邀请到来自计算谱学领域的专家学者,围绕对常见光谱的计算模拟方法,各位专家分享了自己的研究进展。

德国马克思普朗克学会高分子研究所的Yuki Nagata教授从和频光谱(Sum Frequency Generation Spectroscopy)概念出发,首先介绍如何从理论上获得精确光谱数据入手,之后阐述实验光谱与理论光谱对比的方法,以及其中蕴含的深刻物理化学信息,并展示了和频光谱在实际体系中的具体应用。

波鸿鲁尔大学的Marialore Sulpizi教授,以“Vibrational spectroscopy from ab initio molecular dynamics simulations”为题,深入浅出地介绍了基于从头算分子动力学计算振动光谱的理论基础,随后着重阐述了基于从头算和机器学习的计算光谱分析在研究如ATP - Zn离子和界面双电层等关键体系时所提供的独特见解与认知,让大家对这些重要领域有了全新的认识 。

华东师范大学胡炳文教授基于磁共振原理,深入讲解了原位 EPR 成像技术在锂沉积、石墨表面锂枝晶的形成、层状富锂正极材料中氧二聚体与捕获 O₂ 生成机制,以及铬溶解的电子特性与结构降解等方面的应用。

厦门大学/嘉庚实验室的汤富杰副教授在简单介绍X光吸收谱(X-ray absorption spectroscopy)的概念与使用方式后,强调了实验X光吸收谱解析的困难程度,以及理论计算在其中的迫切需求。随后深入探讨了如何利用基态计算和激发态计算的框架来计算X光吸收谱。

北京理工大学曹端云研究员从原子力显微镜(AFM)的原理和应用背景出发,介绍了频率调整AFM及其模拟的基本优势,结合谐振子模型,探针粒子模型等理论,重点讲解了不同类型的CO针尖在含苯环的有机体系,界面水分子的氢键网络等领域的应用。

深势科技么琳研究员围绕粉末X射线衍射(PXRD)技术的基本原理及其与人工智能(AI)模型结合的前沿应用展开分享。介绍了最新的研究进展——利用AI模型解析PXRD数据,突破传统方法的限制。并展示如何从复杂的衍射数据中准确预测晶体结构。

深势科技苗嘉伟研究员聚焦“电化学阻抗谱(EIS)”的智能表征与应用,介绍了EIS 原理、测量方法及在电池材料中的典型应用。随后分享EIS 在测量和拟合中的挑战与前沿进展,与EIS 与人工智能结合的五个案例,展示如何助力电化学研究智能化发展。

深势科技洪燕辉研究员讲解了如何结合深度学习与电镜图像分析,克服传统方法中门槛高、耗时长、一致性差等痛点,进一步可以通过材料的表征和分析来改进材料,并分享了两个典型案例展示了深度学习在材料科学领域的巨大潜力,为材料改进与开发提供了全新路径。

深势科技张玮杰研究员以质谱数据解析为核心,结合AI算法的实际应用展开探讨。内容涵盖质谱数据的产生及仪器应用,小分子质谱在代谢组学中的谱图解析,大分子质谱在蛋白质组学中的数据分析,以及基于AI的高性能搜索引擎和语言大模型的谱图预测方法。通过案例分析与技术总结,展示AI在复杂质谱数据处理中的效率提升与应用前景。

厦门大学金昱丞同学讲解了围绕扫描透射电子显微镜图像解析场景中数据获取和数据解析方面难点,并介绍如何通过构建人工智能生成模型驱动的低实验数据依赖的高质量模拟数据生成工具,助力解决显微学视角下的材料解析问题。

厦门大学杜翔龙同学介绍如何通过理论方法计算界面振动光谱,然后以具体案例氧化铝水界面体系振动光谱计算为例,阐明如何建立结构和光谱之间的关系,最后简要介绍正在推进的更复杂体系振动光谱计算的情况。

厦门大学尤祺同学从核磁共振谱的基本原理出发,介绍了机器学习驱动的动态核磁共振谱计算方法及其在电池正极材料、电解液等电化学复杂体系中的应用,并揭示了谱学信号与材料微观结构之间的内在联系。

厦门大学徐凡杰同学在报告中介绍可用于NMR化学位移预测的深度学习框架NMRNet。通过预训练和微调策略,结合团队整理的综合基准测试数据集,在液态和固态NMR预测中均达到最优性能。

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   上机实练环节  

除了精彩纷呈的专家报告以外,为了让参会人员深入探讨人工智能技术与计算谱学在复杂界面中的应用实践,本次研讨会依托嘉庚智算中心以及玻尔科研空间站,为大家带来Tutorials,包括X射线吸收谱计算工作流、X射线衍射谱解析模型、电化学阻抗谱解析模型、界面振动光谱计算工作流、核磁共振谱计算工作流与预测模型、电镜图像解析模型等的理论指导和实践教学。

在三天的workshop上机环节中,嘉庚智算中心与运营团队平稳支持50余位学员一共400余次作业提交,其中大多数用户为首次接触超算应用。

15日下午,为期三天的首届复杂界面智算谱学研讨会圆满落下帷幕。本次研讨会的成功举办对于促进人工智能与计算谱学领域的深度融合,赋能领域创新,推动研究落地具有重大意义。期待在未来的研讨会中继续与大家相聚,共同推动AI驱动智算谱学的发展。




   其他信息  

部分报告内容近期将上传AI4EC官网与玻尔科研空间站,敬请期待。
  • AI4EC官网:https://ai4ec.ac.cn

  • 玻尔科研空间站:

https://www.bohrium.com/courses/4240631357/content?file=15131


AI4EC Lab

人工智能应用电化学联合实验室(AI4EC Lab)由嘉庚创新实验室与北京科学智能研究院于2022年合作创立。围绕“科学智能加速电化学科学和工程创新”的使命,联合实验室将致力于将人工智能与电化学理论相结合发展智能算法和机器学习模型,加速电化学基础创新,并驱动电化学应用的拓展。


AI4EC Lab正着力寻求三大方面的突破:

  • 机器学习算法加速从头算分子动力学,发展电化学体系中复杂材料结构模拟和物化性质计算的解决方案,助力材料筛选设计;

  • 针对复杂电化学体系开发智能谱学计算和分析平台,建立“谱构”关系模型,助力电化学器件原位、工况表征检测;

  • 发展电化学器件跨尺度仿真策略结合微观材料计算和表征实验数据以及人工智能算法,推动器件智能优化。

联系我们

https://ai4ec.ac.cn

ai4ec@xmu.edu.cn



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