Chương 244: Không cần bàn cãi, giải Nobel Hóa học, là của chúng ta

Tiểu Huy không nhận ra được sự sụp đổ của Hứa Minh, anh quay máy tính xách tay lại, mở ra một cửa sổ mã mới. Những ngón tay nhanh chóng lướt trên bàn phím. Hứa Minh đứng bên cạnh, há hốc mồm nhìn chằm chằm. Đây không phải lần đầu tiên anh nhìn Hứa Minh viết mã, nhưng trước đây anh chỉ là người quan sát, còn lần này, trong tay anh là ba tháng tâm huyết của chính mình.

Nhìn Hứa Minh từng dòng từng dòng xây dựng lại mã, cảm giác ấy thật phức tạp. Có sự thất vọng vì bị áp đảo, nhưng cũng có một nỗi an tâm kỳ lạ. Giống như một người lạc trong rừng lâu ngày, bỗng nghe thấy tiếng trực thăng trên đầu.

Hứa Minh làm việc nhanh, hầu như không ngừng nghỉ. Anh viết lại hàm khởi tạo phân bố mật độ điện tử, mã cũ là đọc tọa độ nguyên tử rồi trực tiếp xây dựng ma trận khoảng cách, anh thay đổi bằng cách gọi trước một thư viện cơ sở, dùng cơ sở tối thiểu để ước tính mật độ điện tử ban đầu xấp xỉ.

Sau đó anh bắt đầu viết phần xây dựng đa tạp symplectic, đây là phần lõi của toàn bộ ánh xạ hình học. Hứa Minh định nghĩa một lớp có tên ElectronDensityManifold, bên trong có hơn chục hàm thành viên, trong đó quan trọng nhất là hàm findSaddlePoints, đầu vào là phân bố mật độ điện tử, đầu ra là vị trí và loại của một nhóm điểm yên ngựa.

"Những điểm yên ngựa của mật độ điện tử nối lại với nhau, chính là bộ khung của đa tạp Lagrange," Hứa Minh nói câu ấy mà tay vẫn không ngừng, "trước đây các anh xây dựng đa tạp trực tiếp từ tọa độ hạt nhân, tức là bỏ qua bước tìm điểm yên ngựa."

Giống như bạn muốn vẽ đường viền của một dãy núi, nhưng bạn không vẽ đỉnh núi và thung lũng, mà trực tiếp vẽ một vòng tròn, hai thứ hoàn toàn khác nhau.

Hứa Minh nhìn chằm chằm vào dòng mã findSaddlePoints trên màn hình. Logic thuật toán đơn giản hơn anh tưởng tượng, cốt lõi là một thuật toán tìm kiếm điểm yên ngựa dựa trên hạ gradient, cộng thêm một bước hậu xử lý lọc trùng và phân loại, chỉ khoảng sáu mươi dòng mã.

Mã xây dựng đa tạp symplectic mà họ đã mất hai tuần để viết, bỗng chốc bị thay thế bởi sáu mươi dòng ấy.

Tiếp theo là module phân tích biểu diễn nhóm, Hứa Minh không thay đổi cấu trúc mã cũ, mà thêm vào một hàm thích ứng ở đầu vào, tên hàm là selectSymmetryGroup, đầu vào là loại phân tử, đầu ra là nhóm điểm tương ứng.

"Phân tử nước, C2v amoniac, C3v mêtan, Td benzen, D6h," anh vừa viết vừa nói, "nhóm điểm của các phân tử thường dùng đã được biết trước, có thể tra bảng trực tiếp, gặp phân tử mới, thuật toán tự động xác định nhóm điểm dựa trên tọa độ nguyên tử cũng không phức tạp, sau này có thể bổ sung."

Dòng cuối cùng của hàm thích ứng, là lựa chọn thuật toán phân tích biểu diễn bất khả quy tương ứng dựa trên nhóm điểm. Mã phân tích SU(2) cũ vẫn được giữ lại, nhưng được đưa vào một nhánh.

Sau khi viết xong dòng cuối cùng, Hứa Minh quay máy tính xách tay trả lại cho Hứa Minh.

"Xong rồi,"

Hứa Minh ngẩn người nhận lấy máy tính, cả người vẫn chưa tỉnh táo trở lại. Những dòng mã đơn giản đến gần như thanh nhã nằm im lặng trên màn hình, mỗi dòng đều rõ ràng về chức năng.

Chỉ vậy là xong!? Vấn đề hóc búa mà họ đã vắt óc suy nghĩ không ra, giờ đây giải quyết một cách nhẹ nhàng?

Trong khoảnh khắc ấy, anh thậm chí còn nghi ngờ trí thông minh của mình. Vậy ba tháng nỗ lực của phòng thí nghiệm họ là gì!?

Anh đứng sững một lúc lâu, đến khi Hứa Minh nhìn anh bằng ánh mắt kỳ lạ, anh mới thở dài, lấy lại tinh thần.

“Tôi về ngay đây đây.” Hứa Minh gấp cuốn sổ tay lại, đứng bật dậy, nhìn Xiao Su một cách rất nghiêm túc và nói: “Xiao Su.”

“Ừ?” Xiao Su liếc anh một cái, gật đầu nhẹ nhàng như không, rồi quay lại nhìn màn hình máy tính của mình.

Chỉ mười mấy phút thôi, Xiao Su đối với người quen vẫn khá rộng lượng.

…

Khi Hứa Minh quay lại phòng thí nghiệm, Vạn Hội Dương và Phương Thanh vẫn đang đợi anh.

Thấy Hứa Minh bước vào, hai người gần như bật dậy ngay.

“Có được rồi à?”

Hứa Minh mở laptop ra, hiện lên đoạn code mà Xiao Su viết.

Hai người chồm tới, đứng chen chúc hai bên cạnh anh.

Trên màn hình, bốn dòng chú thích của Xiao Su im lặng đứng ở đầu file.

Phương Thanh nhìn từ dòng đầu xuống dòng thứ tư, rồi dừng lại.

“Phân bố mật độ điện tử.” Anh lẩm nhẩm đọc mấy chữ đó, giọng khô khan, “Bước đầu tiên của chúng ta là tính tọa độ hạt nhân.”

Hứa Minh gật đầu.

“Hơn ba tháng nay, từ bước đầu tiên chúng ta đã sai.”

Vạn Hội Dương xem hết đoạn code của Xiao Su, khi đến phần cấu trúc đa tạp Xing Lưu, ngón tay anh lơ lửng chỉ vào màn hình.

“findSaddlePoints.” Anh đọc to tên hàm đó, rồi quay sang nhìn Hứa Minh và Phương Thanh, “Xiao Su viết trong bài báo của anh ấy: Các điểm yên ngựa của mật độ điện tử cấu thành nên khung xương của đa tạp con Lagrange. Nhưng tôi chẳng bao giờ nhận ra câu đó lại chính là chìa khóa để thực hiện.”

“Chuẩn bị dữ liệu kiểm thử của VASP đi, dùng cùng một hệ phân tử, cùng yêu cầu độ chính xác tính toán, chạy lại một lượt so sánh.”

“Được.” Phương Thanh nhanh chóng dựng xong môi trường kiểm thử.

Ba trạm làm việc xếp cạnh nhau chạy, bên trái chạy VASP, bên phải chạy khung cũ của họ, giữa là chạy thuật toán mới của Xiao Su.

Hệ thống kiểm thử chọn mười loại phân tử phổ biến: nước, mêtan, benzen, amoniac, fomanđêhít, êtilen, axêtilen, cacbon điôxít, mêtanol, êtanol.

Mục tiêu tính toán thống nhất đặt là cấu trúc điện tử trạng thái cơ bản, yêu cầu độ chính xác đạt độ chính xác hóa học.

“Bắt đầu thôi.” Hứa Minh đưa code của Xiao Su vào trạm giữa, nhấn chạy.

Bảng tiến độ trên màn hình bắt đầu chạy nhanh dần. Thí nghiệm phân tử nước đầu tiên, VASP mất bốn mươi bảy giây, khung cũ mất ba mươi hai giây nhưng kết quả lệch khá lớn, còn thuật toán mới của Tiêu Tú chỉ mất chín giây, kết quả lệch so với giá trị thực nghiệm chưa tới không phẩy không ba electron-volt. Ba người nhìn nhau, đều thấy kinh ngạc hiện rõ trong ánh mắt đối phương.

Tiếp theo là mêtan, VASP mất một phút ba giây, thuật toán mới của Tiêu Tú mất mười bốn giây, độ lệch chưa tới không phẩy không hai electron-volt.

Rồi đến benzen, đây là thử thách khó khăn nhất. Hệ electron pi liên hợp vòng benzen vốn là điểm yếu truyền thống của phương pháp DFT. VASP phải mất hai phút bốn mươi giây để chạy cấu trúc electron trạng thái cơ bản của benzen, và kết quả lệch so với giá trị thực nghiệm khoảng không phẩy hai electron-volt. Còn khi dùng thuật toán mới của Tiêu Tú, chỉ mất ba mươi mốt giây, độ lệch so với giá trị thực nghiệm thậm chí thấp hơn không phẩy không một năm electron-volt.

Bàn tay của Phương Thanh run run.

Bảy phân tử còn lại lần lượt chạy hết. Mỗi lần xong, Phương Thanh lại ghi chép thời gian, độ lệch và so sánh với VASP lên bảng trắng bên cạnh.

Sau khi ghi xong phân tử êtanol cuối cùng, dù cả ba người đều đã chuẩn bị tinh thần, nhưng vẫn không khỏi kinh ngạc. Mười phân tử, thuật toán mới của Tiêu Tú chỉ mất trung bình chưa tới một phần tư thời gian của VASP, độ chính xác trung bình lệch chỉ bằng chưa tới một phần năm của VASP, tiêu tốn năng lực tính toán trung bình chưa tới một phần ba so với VASP.

Và đó vẫn chưa phải là giới hạn.

Tiêu Tú để lại trong mã nguồn vô số không gian có thể tối ưu hóa thêm. Anh ấy đưa ra một khung sườn, một phương hướng. Đi theo phương hướng ấy, hiệu suất còn có thể tăng lên nữa.

"Điều này không chỉ là vượt trội hơn VASP," giọng nói của Vạn Hội Dương trở nên khàn đặc, "đây là sự tái định nghĩa logic nền tảng của hóa học tính toán."

Cả ba người đứng trước bảng trắng, nhìn chằm chằm vào những con số trên đó, rất lâu không nói lời nào.

Không ai có thể tưởng tượng nổi, sau khi dữ liệu thí nghiệm được công bố, giới hóa học sẽ chấn động đến mức nào.

"Tôi nghĩ," Vạn Hội Dương quay lại, nhìn Lâm Minh và Phương Thanh, mọi mệt mỏi trên khuôn mặt anh biến mất không dấu vết, "không cần bàn cãi, giải Nobel Hóa học, chắc chắn sẽ là của chúng ta."