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9月17日,昌平实验室携手华为联合发布TorchX,正式推出全原子生物分子模型体系。TorchX是NPU原生的开源全原子生物分子模型体系,推理与训练代码全面适配昇腾NPU,模型权重按MIT许可开放。此次联合发布为全球AI4S提供了首个NPU原生的开源生物分子设计平台,打造“自主创新+前沿模型”的技术底座,打破商业壁垒,对降低生物医药领域AI应用门槛、促进科研资源共享和成果可复现具有重要示范意义。
TorchX:三大模块构建全链条生物分子设计能力
TorchX包含三个核心功能模块:TorchFold用于抗体–抗原复合物结构预测,TorchScore用于候选复合物的结构评价,TorchCraft通过预测器反演开展分子设计。
TorchFold保留AlphaFold3的网络架构,通过界面特异性坐标损失、高噪声扩散调度策略及两轮置信度筛选蒸馏三项创新训练策略,将非冗余抗体–抗原训练样本由约5000个扩展至24,500个,FoldBench成功率由34.0%提升至70.1%。
TorchCraft中使用了可重入式梯度重计算,期间昌平实验室与华为团队联合修复了Torch原生梯度重计算在当前模型下的显存泄漏问题。针对TorchCraft长序列场景,华为团队对FA算子进行了PSE反向计算功能补齐。TorchScore作为结构评分模式,可跳过扩散生成模块直接通过置信度通路评价候选复合物。TorchCraft则实现了跨分子类型的统一全原子设计,可同时用于微型蛋白结合体、框架约束VHH、环肽和小分子结合口袋设计。
昇腾原生:从芯片到模型的端到端自主创新与长序列推理优化
TorchFold是业界首个基于昇腾NPU原生的全原子结构预测开源模型。华为与昌平实验室协同创新,通过蛋白质序列残基注意力算子融合、流水调度以及昇腾亲和性优化等方式,显著提升推理训练的速度和降低显存占用。
TorchFold长序列推理的第一性矛盾,是二维Pair引发的激活张量显存占用呈增长趋势,带来显存与性能双重瓶颈。针对上述挑战,华为团队依托AI4S智能引擎提出了昇腾亲和长序列推理优化方案,围绕显存与性能瓶颈问题开展系统性优化,通过多维混合并行、等价数据流重构、推理不变量缓存复用实现序列规模与推理效率的协同提升。目前,方案已在昇腾上完成单卡4K级序列、整机10K级序列的推理验证。在37aa~2002aa测试用例中,单卡推理性能均获得1.7倍以上的显著提升,并在支持单卡4K级序列推理的前提下,通过四卡并行推理获得3.x倍性能提升。未来,团队将持续探索更长序列的推理能力边界,通过AscendSkills沉淀可复用的软硬件协同优化策略,向同类Fold模型推广,将昇腾打造为生科领域坚实的算力底座。
全原子生物分子模型体系TorchX运行于华为智算实验室方案所构建的自主算力底座之上,为TorchX创新筑牢智能底座,进一步提升科研效率,推动科研智能化转型,助力AI4S落地。
TorchX的发布不仅是技术突破,更是生态共建的开端。昌平实验室已开放推理代码、训练代码、模型权重以及训练数据。华为也将聚焦科研核心场景,助力国内上百万科研工作者通过AI更加高效地进行科研。(李淼)
