“你们不要再喊9万9了，不能能的。也不要再喊14万9了”。前年年末的小米汽车技艺发布会上，雷军将强地对米粉们默示，如故要尊重一下科技，小米SU7贵有贵的真谛。最终，他聘用了拿21.59万元（起售）的价钱与人人“交个一又友”。
造车赛说念上的小米似乎正在挫折性价比“东说念主设”，但“不谈建立谈订价就是耍流氓”，雷军这句话如实说到了点子上。据公开府上裸露，小米SU7建立中最贵的，就是电板——最高搭载101Kwh宁德期间的麒麟电芯。雷军称，仅电板资本就要十几万。
小米SU7发布会 图片来源于网罗
能源电板手脚新能源汽车的腹黑，很大程度上好像决定汽车的性能，是车企参与市集竞争的关节。与此同期，电板的制形资本却居高不下，电板造价可占到整车费本的三到四成，以至能高达六成。是以在新能源汽车这条产业链上，电板厂商如宁德期间手脚掘金者，地位涓滴不输整车企业。
电板资本高，追根究底是原材料稀缺又高亢，比如能源电板的主要原材料碳酸锂一度从每吨不到5万元暴涨到2022年的60万元/吨。是以不管是车企开动自研电板，如故电板厂商也想要扩大电板资本的下跌空间留下客户，皆必须意思意思电板材料方面的研发和资本优化。
关于电板材料研发来说，刻下最主流的神色仍然是以实验试错的模式为主，然则这种传统的研发范式存在着诸多局限，举例单一变量难以截至、多秩序难以一语气、多物理场难以同期兼顾等等，况兼实验神色不能幸免地需要耗尽大批东说念主力物力，这就导致统统电板材料研发创新的周期雷同皆很长，收效力也基本无法保证。
为了加快电板新材料的研发、造谣材料资本，接洽者们一直在寻求新的接洽神色以突破多秩序和多物理场的接洽难点，基于超等设计机的电化学设计仿真技艺成为了好多前瞻性的研发型企业要点温雅的技艺突破标的。
超等设计机 图片来源于网罗
设计仿真不错在原子和电子级别上模拟出材料的结构和性质，瞻望新材料的各式性能，从而高效发现新的低资本替代材料，幸免无用要的教学试错，裁减研发周期。比如富锂锰基正极材料，相对低价，且放电比容量远超其他锂电板正极材料，被公以为能源锂电板下一代关节材料的瞎想之选，背后就是经过了对它的材料结构和电化学性能的模拟设计实验的。
设计仿真在电板研发上的应用还是有相当多的探索，举例，通过设计好像更高效地模拟各式电解质分子与电极材料之间的相互作用，以及离子在电解质中的输运流程，来协助设计具有高离子电导率、精良电化学牢固性和优异轮回性能的新式电解质材料；在电极结构的优化方面，设计好像模拟不同材料的比例、尺寸永别和结构布局对电板性能的影响，提高活性物资的利用率、造谣阻抗、增强电极的机械牢固性等。
图片来源于网罗
然则，尽管设计仿真领有着以上各式进展的可行性，当今却迟迟莫得成为主流的研发派别，中枢原因之一就是它在设计性能和运算鸿沟上还存在着较大的应用局限。由于电化学领域的仿真模拟需要潜入到原子、以至电子秩序的第一性旨趣设计，因此一般皆需要动辄每秒运算数亿亿次的超等设计机来处理，然则，即即是当今地球上性能最强的超等设计机，也只可完成几百个原子、几十皮秒的第一性旨趣设计，这么秩序的设计终结关于不休确切的材料研发贫瘠来说，如故远远不够。
那么，在波及大鸿沟复杂系统模拟的材料设计问题上，有莫得更优的解法能提高设计效果呢？其实，科学设计领域比年来出现了一种新的设计范式——3D科学设计，被以为相当有但愿用来突破超算的设计效果瓶颈。
所谓的3D科学设计，是针关于传统的设计架构来说的。传统的超等设计机，雷同需要让各个行状器之间两两通过交换机或路由器线性相连，因此在处理三维空间的仿真设计问题时，就不免会产生大批非凡的通讯使命量，导致设计的复杂程度呈10的10-20次方数目级的指数级增长。
而3D科学设计，主若是在设计架构上作念了全面的改进。通过将设计节点在空间上以立方体的3D架构布局，每个行状器节点皆不错和它前后阁下蜿蜒共6个标的的相邻节点进行数据交换，这不仅裁减了数据传输的物理距离，大大造谣了设计通讯蔓延，而且还通过多层级的网罗设计永别了流量，好像灵验缓解单点压力，扶植数据传输的运动性。与之相对的，传统二维架构中，每个行状器节点只可与阁下两个标的的相邻节点进行数据交换，这就好比古代利用长城传信，只可一个一个燃烧人烟台，线性地传递上前传记递音问。假定有1万个人烟台两两相隔一米组成一段1万米长的长城，如果承袭三维的空间结构将这1万个节点折叠成一个立方体，那么这个立方体的边长只是只需要21.54米！因此，处理复杂的设计任务时，3D的设计架构在设计和通讯效果上好像较传统的二维架构杀青极其显耀的扶植。
不外，光有设计架构理念的改进还不够，建立跟不上也会拖慢设计速率。在3D科学设计架构下，设计机芯片本人的设计以及芯片节点之间的布局，皆需要从头设立界说。在当下的材料研发领域，3D科学设计的杀青，无疑需要愈加无边的超等设计机的无边加持，而这么的超等设计机，雷同需要针对设计任务进行有利的定制，因此严格来说，这类设计机被称为专用超算。
业界最着名的专用超算当属好意思国的安腾，它是分子能源学领域的专用超算，是3D科学设计在药物研刊行业应用的典型代表。安腾超算的居品设计理念或然契合了3D科学设计的架构念念路，它承袭大批的ASIC专用芯片，并将高速三维环形网罗将这些芯片互联起来，统统行状器被精细地排放在一个正方体的机箱中，裁减了行状器节点间的网罗互联距离，从而提高了通讯效果。
安腾ASIC芯片通过高速通说念相聚形成三维环形拓扑结构
与传统超算比较，安腾对卵白质的三维动态流程的模拟速率要快上100-10,000倍，实在是降维打击。恰是在安腾的算力复旧下，分子能源学的设计模拟派系得以走上历史舞台的中央——好意思国制药公司Relay通过安腾的设计，仅用短短18个月、不到1亿好意思元的资本就细目了一款胆管癌辅助药物 RLY-4008 的结构，挫折了这个行业多年来的“双十定律”（即一款药物发现需要破耗至少十年、十亿好意思金），一举成为行业龙头。
可惜的是，在材料模拟领域，分子能源学算法的应用只是只是其中的一小部分，而确切避不开的是第一性旨趣的设计，因此安腾超算并无法胜仗应用到材料研发领域，为这个行业带来数目级的效果扶植改进。确切的材料模拟专用超算的出身当今还需要恭候国表里超算界的创新进展。
然则咱们不妨设计，如果有一台依托于3D科学设计架构理念出身的专用材料领域定制的专用超算，关于材料仿真模拟领域来说，会带来什么样的转变？
它带来的变化最初是模拟设计速率上的大幅扶植，通过3D科学设计，研发东说念主员将不错开展上万级任务并发的大鸿沟造谣材料筛选使命，这能大幅削减研发时刻和经济资本，减少实体实验的频率，也不错侧目实验经常失败的风险。再者，在传统材料研发中，基于宏不雅有限元的模拟仿真器具是主流，但它关于新材料的研发是不够的，模拟精度比较低、况兼鸿沟小。如果有复旧更大体系的3D科学设计专用机器，咱们就好像在更大秩序作念更高精度的模拟设计，匡助咱们更好地不雅察到材料的结构、性质和演化，从而指点新材料的研发。
在优化新材料性能和造谣研发资本之间的均衡上，3D科学设计带来的效果鸿沟双扶植，将为统统行业带来全新的研发神色和念念路。
一方面，在材料的优化设计上，接洽东说念主员在本体构建和测试材料之前，可借助3D设计模拟来对电板材料的结构作念精准的模拟和分析，在空虚际坐褥样品的情况下，以定量的模式比较和瞻望材料的性能，这么就能更灵验地评估材料的使用需求、以及不同设计和工艺参数对材料性能的影响，从而减少对高亢或稀缺材料的消耗。
另一方面，在3D科学设计的复旧下，新材料的设立程度得以加快，研发东说念主员不错更快地发掘出性能周边的替代材料，为电板坐褥资本的造谣开采了新阶梯，同期也好像促进可不绝材料的应用。
其实，一直皆不乏有车企利用先进的设计模拟技艺来研发更好的电板。举例，梅赛德斯-飞奔在2022年就与好意思国量子公司PsiQuantum连结，利用量子化学设计模拟来识别锂电板电解质的潜在添加剂，杀青了电板设计的新突破。这就阐明，即即是受限于刻下的硬件设计效果，通过设计模拟的神色来进行电板材料研发的念念路亦然充分可行的，但关于算力、以及研发东说念主员干系领域常识掌捏的高门槛条件，使得这么先进的研发神色念念路还无法牢固产出优秀终结、从而鸿沟化地杀青产业推行的复制，而下一代更强性能超算的出现，将会一举引爆这个行业的研发潜能，终年以来积贮的创新倡导和可能性将会大鸿沟地爆发，届时咱们将很可能看到动摇万亿级新能源市集根基的紧要科研进展。
回到著述开端的电板贵问题，不错联想的是，借助高性能的超等设计机、利用3D科学设计，往时必将会出现更多加快下一代能源电板材料研发的器具，使包括小米在内的新能源车企们解脱电板雕悍。同期，电板资本的造谣也会进一步加刺激新能源汽车的市集竞争，最终为用户带来更好的驾车体验。