SPONGE

核心能力

多硬件加速的分子动力学模拟

SPONGE 面向 CPU、GPU、NPU 和国产硬件平台开展分子动力学模拟加速，兼顾 Windows、Linux 与 macOS 等操作系统上的可移植性和异构计算性能。

• 处理器支持：覆盖 Intel、AMD、Apple 等主流 CPU 以及国产 CPU 平台。
• 加速器支持：覆盖 NVIDIA、AMD 等 GPU，以及国产 GPU、国产 NPU 等加速器平台。
• 国产硬件生态：适配华为、海光、摩尔线程等平台，面向自主可控的信创异构计算。
• 跨系统部署：支持 Windows、Linux、macOS 等操作系统，覆盖本地工作站、服务器和高性能计算平台。

核心能力

增强采样与自由能计算

针对构象变化、稀有事件和自由能景观等分子模拟难题，SPONGE 集成增强采样方法，帮助研究者更有效地探索复杂分子体系。

• 为什么需要增强采样：常规分子动力学很难在有限时间内跨越高能垒并充分访问重要构象，增强采样可以提高稀有事件、构象转变和自由能景观的探索效率。
• 方法支持：覆盖伞形采样、metadynamics、选择性温度积分等增强采样算法，以及 MM/GBSA、自由能微扰等自由能计算方法。

核心能力

AI 增强分子模拟方法

SPONGE 关注 AI 增强分子模拟的方法发展，面向建模、采样、势能、分析和模拟决策等环节探索机器学习与分子模拟的结合，连接机器学习、分子建模与传统分子动力学模拟，支持 AI 驱动的采样、分析和模型辅助模拟思路，并为后续算法扩展和跨工具协作保留清晰的软件接口。

前沿方向

Agentic MD：面向自主分子模拟工作流

Agentic MD 面向由 AI 智能体辅助规划、执行、检查和迭代的自主分子模拟工作流。它更像一个正在发展的方向，用来探索模拟任务如何从人工脚本走向可解释的智能协作，探索自主分子模拟与工作流自动化的结合，让智能体参与体系准备、参数检查、任务编排和结果分析，并面向复杂研究流程强调可追踪、可复核、可迭代的模拟决策。

典型应用场景

面向生命科学的生物分子模拟

在蛋白质、核酸、膜体系和配体识别等生物分子研究中，SPONGE 可用于构象动力学、分子相互作用、结合自由能和机制解释等问题，帮助研究者从原子尺度理解复杂生命过程。

• 蛋白质与核酸体系：研究构象变化、折叠稳定性、突变影响和分子识别机制。
• 药物发现与配体结合：支持结合模式分析、结合自由能估计和候选分子筛选。
• 膜蛋白与复杂生物体系：面向膜环境、溶剂效应和多组分体系中的长时间尺度动力学。

典型应用场景

面向材料科学的分子模拟

在聚合物、电解液、界面、晶体和软物质等材料体系中，SPONGE 可服务于微观结构、扩散输运、界面作用和热力学性质研究，为材料设计与性能理解提供计算支撑。

• 能源与电解液材料：研究离子溶剂化、扩散输运、界面结构和电化学相关微观机制。
• 聚合物与软物质体系：分析链段运动、聚集行为、相互作用网络和结构-性能关系。
• 晶体、界面与复合材料：连接原子尺度结构、界面作用和可观测材料性质。

生态社区

连接科研教育与产业研发

SPONGE 希望持续建设开放、可复用、可扩展的分子模拟软件生态，为各科研院所的科研与教育、企业的研发和工程化应用提供助力，支持计算化学、分子模拟、分子建模和高性能计算相关教学与研究，也服务药物、材料、能源和智能计算等方向的产业研发场景。目前，SPONGE 已在北京大学本科生课程《计算化学导论》等教学场景中使用，并与北京星使智算科技有限公司等单位探索科研软件、智能计算与产业应用之间的连接。