計算機模擬材料可不可靠？讓科學家告訴你答案!

材料牛注：現在材料的發展已經向著計算材料的方向發展，按照人們的設想創造出我們所需的材料但現在處于計算機模擬階段，那模擬出來的數據到底可不可靠呢？讓從事這項科學研究的皇家霍洛威學院物理學家們告訴你答案。

“證明計算機模擬計算材料的可靠性”是皇家霍洛威學院物理學家們一直在努力的方向,現在他們已經完成了對計算材料模擬的強有力的證明。

現在社會對新材料需求的不斷增加,電池在移動設備上使用更廣泛；催化劑讓光電池能量轉換效率更高……這些需求推動著技術的進步，這一點一滴的改變顯示著計算機模擬在原子量級的設計中發揮著越來越重要的作用。

這支國際團隊提出了一個問題：“計算機模擬的可信度究竟有多少呢？”如果我們在尋求探索的所有領域都能取得快速進展，，那么我們需要確信世界各地的研究人員和工程師們可以依賴相同的研究結果，可重復性是科學技術進步的墊腳石,同樣的實驗,不同的人做得到同樣的結果,才是識別科學實驗是否具有獨立性的金科玉律,從而產生新見解和新技術。然而，最近的一些研究指出，這種重復性并不是理所當然的。

在過去的幾年里, 在科學界中已經出現越來越多的警報，有些研究結果不具有重復性。甚至用不同的軟件做相同的物理預測，我們都需要謹慎，因為理論模型實現的方式可能會影響仿真結果。

對于研究和設計材料來說，有幾個獨立的軟件可以提供基于量子物理的模擬與仿真。英國最主要的材料仿真軟件“CASTEP”是由皇家霍洛威學院與牛津大學，劍橋大學，杜倫大學以及紐約大學和科學與技術設施委員會合作研發的。CASTEP中的代碼通過極少的人力運用在自動化過程中，在材料信息學的新領域嶄露頭角。所以有必要知道運用這些軟件代碼編寫出來的程序能夠在多大程度上預測材料性能。

盡管準確地預測材料性質的需要仍然存在，但是由于量子模擬的可重復性之前已經沒有系統地研究下去了。因此皇家霍洛威學院物理系的科學家們與來自英國以及世界其他國家的60多位研究者們一同合作,匯集了30多個知名機構的技術力量。

在他們已發表在Science上的文章中說道,他們已經測試了40個不同的軟件來描述在71個不同的晶體中壓力的影響。

由于這是一個國際化的團隊，討論和協作都是在線進行 — — 就像人們合作寫維基百科一樣,相互補充,逐漸完整。團隊現在可以證實，雖然一些老的軟件相互之間有很大的不同，但是用最近的代碼做的預測卻幾乎完全相同。此外，他們還通過自己龐大的數據庫制訂了質量指標對未來軟件發展進行核實。得到的新的測試數據不斷添加到一個公開可用的網站上。

原文參考鏈接：Scientists prove reliability of quantum simulations for materials design

感謝材料人編輯部王宇提供素材