2021年4月25日，在華為開發者大會2021（HDC.Cloud 2021）的會場上，來自beat365beat365/深圳灣實驗室高毅勤團隊的開發人員宣布國産開源高性能分子模拟軟件框架-SPONGE正式發布。

華為開發者大會發布現場

分子模拟作為一個重要的理論研究手段，可以在微觀分子世界與宏觀可觀測量之間搭建橋梁，從而為人們在分子水平上理解物質的結構和動力學性質提供工具，其在化學化工、生物醫藥、能源、材料等多個領域都有廣泛的應用。雖然近幾十年來國際學術界和工業界已發展出很多具有特色的分子模拟軟件，如AMBER、CHARMM、GROMACS、LAMMPS、ACEMD和Material Studio等，但是在分子模拟領域國内一直沒有成熟的自主知識産權軟件。而另一方面，現有的分子模拟軟件在實際應用中也尚有大量科學與技術問題沒有很好解決，可靠性和效率都亟待提高。基于上述兩方面原因，beat365/深圳灣實驗室高毅勤研究團隊開發了SPONGE（Simulation Package tOward Next Generation molecular modeling），它不僅是國内首個開源發布的通用分子模拟軟件框架，更布局以大數據和深度學習為代表的人工智能技術，力求成為在算力時代引領技術變革的下一代分子模拟軟件平台。

SPONGE分子模拟軟件的架構圖

SPONGE首先面向基礎理論研究的需要，不僅完全開源，在設計上也針對廣大基礎理論研究人員工作中的痛點，注重程序的模塊化和開放性，使得用戶可以方便地進行程序的個性化定制和二次開發。SPONGE同時也注重軟件的兼容性和在應用上的便捷，内置多種轉換工具、分析工具和模拟流程圖形化設置界面等，幫助用戶進行模拟體系遷移、結果分析和可視化呈現。在計算性能方面，SPONGE則在底層針對GPU進行了深度優化，具有媲美現有主流分子動力學模拟軟件的計算速度，測試中對于具有40萬原子的DNA水溶液體系，SPONGE可以達到20ns/天的計算速度（英偉達RTX 3090 單卡）。更為重要的是，SPONGE針對融合人工智能技術的下一代分子模拟，不僅提供Python語言接口以支持深度學習框架，更進一步與華為MindSpore開發團隊深入合作，将SPONGE移植到了華為全場景人工智能框架MindSpore中，從而衍生出能與人工智能算法無縫融合的分子模拟庫MindSponge，該分子模拟庫已包含在MindSpore 1.2版本中發布。

SPONGE區别于其它分子模拟軟件的特性

SPONGE模拟體系示例

  作為一款剛剛誕生的開源分子模拟軟件框架，SPONGE仍有很多功能和算法需要不斷的補充和完善，而作為一款面向未來的下一代分子模拟軟件平台，SPONGE更需要學術界和産業界緊密合作、共同努力。SPONGE：海綿，這個名字其實也蘊含着一個美好的寓意：海納百川的包容，綿綿不絕的創意！後續SPONGE團隊将聯合華為共建SPONGE和MindSponge開源社區，希望吸引各界英才加入SPONGE社區，合力打造下一代人工智能分子模拟平台和良性循環的科研及應用生态，實現人工智能和分子模拟的交叉融合與創新突破。

   SPONGE的開發得到了beat365beat365、深圳灣實驗室、beat365生物醫學前沿創新中心、北京未來基因診斷高精尖創新中心、北京分子科學國家研究中心和國家自然科學基金委員會的支持。