Представьте себе мир, где создание новых материалов и технологий происходит не в лабораторных пробирках, а в виртуальной реальности, управляемой искусственным интеллектом. Именно такой мир приближается благодаря прорыву ученых из Imperial College London и Google DeepMind, которые научили нейронные сети “читать” язык квантовой химии.
Тайны возбужденных состояний молекул
Молекулы – это не просто статичные структуры. Они способны переходить в возбужденное состояние, словно танцуя под музыку энергии. При воздействии света или тепла их электроны временно меняют свою конфигурацию, подобно актерам на сцене, принимающим новые роли. Понимание этих “танцев” – ключ к раскрытию секретов многих технологий, от солнечных панелей до фотосинтеза.
Однако этот танец невероятно сложен для моделирования. Электроны в возбужденном состоянии ведут себя непредсказуемо, словно играя в квантовую рулетку. Их положение описывается не точными координатами, а вероятностями, создавая пространство с бесконечным числом возможных сценариев.
Вступает в игру искусственный интеллект
Вот тут на сцену выходит нейронная сеть FermiNet – изобретение ученых, вдохновленное работой человеческого мозга. FermiNet умеет анализировать эти квантовые вероятности и предсказывать энергию, поглощаемую и выделяемую молекулами при переходе в возбужденное состояние.
Ведущий исследователь доктор Дэвид Пфау сравнивает это с поиском иглы в стоге сена: “Представить все возможные конфигурации электронов – задача невероятной сложности. Мы создали математический подход, который позволяет нейронной сети FermiNet эффективно “прочесывать” этот огромный “станок” и находить нужную нам информацию с поразительной точностью.
Революционные результаты
FermiNet показал впечатляющие результаты на сложных молекулярных системах, включая димер углерода. Его предсказания энергии отличались от экспериментальных данных всего лишь на 4 миллиэлектронвольта (мЭВ) – это невероятно точный результат для такого сложного явления!
Доктор Пфау подчеркивает: “Мы приблизились к самым сложным расчетам, когда-либо выполненным в вычислительной химии. Это открывает двери к новым возможностям: моделировать создание материалов и химические реакции “в виртуальной лаборатории” до их реального воплощения.
Будущее – в наших руках (и нейронных сетях)
Публикация результатов FermiNet с открытым исходным кодом означает, что исследователи по всему миру смогут использовать этот инструмент для изучения квантовых тайн. Это может привести к революции в материаловедении, фотонике, биотехнологиях и множестве других областей.
Мы на пороге новой эры, где искусственный интеллект расшифровывает язык квантовой химии, открывая перед нами невероятные возможности для создания инновационных технологий и понимания самого устройства материи.
