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🗃️ 数据集 / 基准

物理 AI 训练与评测数据集、科学 ML 基准

🧰 工具 / 框架

求解器、训练框架、后处理与可视化工具

🎯 应用案例

物理 AI 落地案例,不限领域:CAE、能源电力、气象、生物医学、材料、地球物理等

🎓 学习路径

从入门到工业落地的学习资源

📄 论文 / 综述

必读基准论文与技术综述

精选推荐

PDEBench

PDE 基准 / 多方程
大规模 PDE 基准数据集,涵盖热传导、对流扩散、流体动力学等方程,支持数据驱动与物理信息方法的公平对比。数据集由 Stanford 等机构发布,覆盖 11 类 PDE,附基线模型(FNO / U-Net / TF-Net)评测脚本,跨库比较公平。
MIT 基准PDECFD

The Well

多物理 / PDE · 16 领域
覆盖 16 个物理仿真领域的超大数据集,被称为「物理 ML 的 ImageNet 时刻」,配套 PyTorch API 与预训练基线,支持 HF 流式加载。配套标准化 train/test 切分与基线模型评测脚本,可直接用于学术论文公平对比。
各子集独立(多 CC-BY / 代码 MIT) 多物理基准PyTorch

DeepXDE

PINN 入门框架
最易上手的 PINN 框架,中文文档极佳,支持 TensorFlow/PyTorch 等多后端,是物理信息神经网络入门首选。提供 PyTorch/TensorFlow 多后端实现,适合作为物理 AI 入门首选框架。
LGPL-2.1 PINN入门中文文档

OpenFOAM

通用 CFD 求解器
开源 CFD 的事实标准求解器,覆盖不可压/可压流动、传热、多相与燃烧等,是生成物理 AI 训练数据与验证代理模型精度的主要工具。可作为物理 AI 训练数据生成器与代理模型验证基线,是 CAE 工业链路的常用底层。
GPL v3 CFD开源求解器

PhysicsNeMo

求解 / 训练框架
NVIDIA 物理 ML 训练框架(原 Modulus),内置 PINN、神经算子与多种物理约束训练范式,商用友好,工业首选。提供 PyTorch/TensorFlow 多后端实现,适合作为物理 AI 入门首选框架。
Apache-2.0 PINN神经算子NVIDIA

GraphCast:数据驱动天气预报

气象 / 大规模物理预测
基于图神经网络的中期天气预报模型,在多项指标上超过传统数值预报,且单次预测在分钟级完成,是物理 AI 替代高成本数值模式的代表案例。分钟级推理时间显著低于传统数值模式,是 AI 替代高成本数值预报的代表性案例。
arXiv 预印本(版权归作者) 气象图神经网络预报

MACE-MP-0:原子尺度通用机器学习势

分子动力学 / 机器学习势函数
基于等变图神经网络的通用原子间势基础模型,在 15 万无机晶体公开数据上训练,开箱即可对固体、液体、气体与化学反应运行稳定分子动力学,并可少量数据微调至第一性原理精度。
MIT(代码)/ arXiv 预印本 分子动力学机器学习势等变神经网络

Physics-Based Deep Learning 在线教材

教材 / 系统课程
由慕尼黑工业大学团队维护的免费在线教材,系统讲解「物理 + 深度学习」的融合范式,从可微物理、PINN 到神经算子与湍流建模,配套可运行代码。提供 PyTorch/TensorFlow 多后端实现,适合作为物理 AI 入门首选框架。
CC BY-NC-SA 4.0 教材可微物理PINN

DeepONet 原始论文

奠基性论文
以分支-主干(branch-trunk)结构实现算子通用逼近定理的深度学习版本,是最早系统提出「学习非线性算子」的架构,至今仍是主流基线。支持 mesh-invariant 推理,可在训练分辨率之外直接查询,适配工业级多保真度应用。
arXiv 预印本(版权归作者) DeepONet神经算子奠基论文

最近更新

ClimateLearn:气候数据与机器学习的基准 Python 库

气候机器学习基准库
ClimateLearn 是 UCLA 机器学习组于 2023 年发布的 Python 库,以标准化、简洁的方式提供气候数据集、基线模型与评测指标,支持统计降尺度与时序预测的规模化基准测试。代码以 MIT 开源。
新 MIT 气候机器学习基准

GROMACS

生物分子分子动力学
专注于生物分子(蛋白质、脂质、核酸)的高性能分子动力学包,以极致并行与向量化著称,是结构生物学与药物设计中经典 MD 的主力,也常作为生成训练数据的引擎。
新 LGPL-2.1 分子动力学生物分子蛋白质

JAX

可微数值计算框架
Google 开源的 NumPy 风格数值计算库,以 XLA 编译、自动微分与函数式变换(grad / jit / pmap / vmap)为核心,是 JAX-CFD、JAX-Fluids 等物理 AI 可微求解器与神经算子研究的底层算力。
新 Apache-2.0 自动微分XLA数值计算

LAMMPS

分子动力学与多体仿真
Sandia 主导的开源分子动力学与粒子仿真器,支持从原子、介观到连续介质的多尺度模型与大量力场/势函数,是材料、化学与生物分子模拟的主力工具,也是 MLIP 训练与验证的常见基线。
新 GPL-2.0 分子动力学多体仿真力场

NVIDIA Warp

可微 GPU 仿真框架
NVIDIA 开源的 Python 框架,把普通 Python 函数 JIT 编译为 CPU/CUDA 原生核,且每个核自动生成可微反向版本,可让梯度穿过整段物理仿真——是 Isaac Lab、Newton 等机器人/物理学习栈的底层算力。
新 Apache-2.0 可微仿真GPUJIT 编译

PyTorch Geometric (PyG)

图神经网络框架
基于 PyTorch 的图神经网络库,提供图卷积、图注意力、消息传递等丰富算子与主流数据集/采样器,是分子、材料晶体与物理系统图表示学习(如 GNN 势、分子性质预测)的事实标准工具。
新 MIT 图神经网络GNNPyTorch

Taichi Lang

物理仿真 DSL
面向高性能计算的 Python 嵌入式 DSL,把 Python 写成并行、自动微分的核函数,内置 MPM / SPH / FEM 等物理仿真前端,是科研与原型期实现可微物理仿真的常用工具。
新 Apache-2.0 物理仿真可微编程DSL

AlphaFold2:蛋白质结构预测的深度学习突破

蛋白质结构预测
DeepMind 于 2021 年提出的端到端深度学习模型,在 CASP14 上将蛋白质三维结构预测精度推到近实验水平,从根本上改变了结构生物学;代码 Apache-2.0,模型参数 CC-BY-4.0。
新 Apache-2.0(代码)/ CC-BY-4.0(参数) 蛋白质结构深度学习结构生物学

FourCastNet:基于自适应傅里叶神经算子的全球天气模型

天气预报
NVIDIA 等 2022 年提出的全球数据驱动高分辨率天气模型,以 0.25 度分辨率在数秒内生成一周预报,短期大尺度变量精度比肩 ECMWF IFS,并开创了千成员大集合概率预报范式;代码 BSD-3-Clause。
新 BSD-3-Clause(代码) 天气预报傅里叶神经算子深度学习

GenCast:基于扩散模型的概率集合天气预报

概率集合天气预报
GenCast 是 Google DeepMind 于 2023 年提出的生成式机器学习天气预报模型,采用扩散模型在球面网格上生成概率集合预报,在多数标准指标上超越传统物理集合预报(如 ECMWF ENS),推理速度快数个数量级。代码以 Apache-2.0 开源,模型权重以 CC-BY-NC-SA-4.0 发布(禁止商用)。
新 Apache-2.0(代码)/ CC-BY-NC-SA-4.0(模型权重,禁止商用) 天气预报深度学习概率预报

NeuralGCM:混合机器学习与物理的大气环流模型

混合大气环流模型
NeuralGCM 是 Google DeepMind 于 2024 年提出的混合机器学习 + 物理的大气环流模型,用神经网络参数化替代部分物理过程,同时保留可微分动力核,兼具数值稳定性与数据驱动精度。代码以 Apache-2.0 开源,模型权重以 CC-BY-SA-4.0 发布。
新 Apache-2.0(代码)/ CC-BY-SA-4.0(模型权重) 天气预报气候模拟混合模型

OpenFold:可训练的 AlphaFold2 PyTorch 复现

蛋白质结构预测
OpenFold 是 Columbia 大学 AQLab 于 2022 年发布的对 DeepMind AlphaFold2 的高保真、可训练 PyTorch 复现,内存高效、GPU 友好。源代码以 Apache-2.0 开源,DeepMind 预训练参数以 CC-BY-4.0 发布(2022 年 1 月起由 CC BY-NC 4.0 放宽)。
新 Apache-2.0(代码)/ CC-BY-4.0(DeepMind 预训练参数) 蛋白质结构预测深度学习开源

热门关键词

#神经算子#物理信息神经网络#科学机器学习#PINN#偏微分方程#代理模型#机器学习#分子动力学#深度学习#材料发现#计算流体力学#CFD#流体力学#不确定性量化#神经网络#降阶建模#材料科学#物理建模#PDE#数据同化