Systemy uczące się mogą ulepszyć projektowanie molekularne
Na różnych etapach badań nad tworzeniem efektywnych nanosystemów wykorzystywanych w produkcji molekularnej użyteczna byłaby możliwość oszacowania właściwości i reakcji układów atomów o różnej wielkości. W przypadku nierelatywistycznej mechaniki kwantowej, takich informacji dostarcza równanie Schrödingera, ale tylko w przypadku analitycznych obliczeń dla atomu wodoru oraz jonów z jednym elektronem. Dla większych atomów i cząsteczek, rozwiązania liczbowe wymagają pewnych kompromisów pomiędzy wykonalnością obliczeń a ich dokładnością. Ostatnie prace naukowców z Argonne National Laboratory sugerują, że systemy uczące się mogą być efektywną alternatywą dla obliczeń liczbowych.Pakiet algorytmów sztucznej inteligencji może stać się podstawowym zestawem wykorzystywanym w chemii. Dzięki oprogramowaniu komputerowemu można obecnie szybko przewidzieć właściwości cząsteczek na podstawie ich przypuszczalnej struktury. Tego typu postęp powinien umożliwić chemikom projektowanie nowych cząsteczek na komputerach zamiast przeprowadzania przeciągających się w nieskończoność badań na zasadzie prób i błędów.
Głównym przeciwnikiem komputerowego wspomagania jest równanie Schrödingera. Teoretycznie, dzięki temu matematycznemu potworowi można obliczyć prawdopodobieństwo, że w danym atomie lub cząsteczce elektrony będą znajdować się w określonym położeniu, które determinuje właściwości chemiczne i fizyczne. Sytuacja komplikuje się jednak przy większej ilości elektronów i protonów, więc dokładne rozwiązania są możliwe jedynie dla najprostszych systemów atomów.
Naukowcy opracowali model komputerowego systemu uczącego się do obliczenia energii atomizacji (energia potrzebna do rozbicia izolowanej cząsteczki na swobodne atomy) i zastosowali ten model do bazy danych utworzonej z 7165 mikroskopijnych cząsteczek organicznych o znanej strukturze i energii wiązań, oraz zawierających do siedmiu atomów węgla, azotu , tlenu, lub siarki, a także odpowiednią ilość atomów wodoru niezbędnych do nasycenia wiązań. Wyniki badań wykazały, iż przeciętnie błąd obliczeń wynosi zaledwie 9,9 kcal/mol, porównywalnie do stopnia dokładności metod opartych na równaniu Schrödingera, z tą różnicą, że obliczenia te wykonano w ułamkach sekundy, a nie w ciągu godzin. Naukowcy sugerują, że ich metoda może pozwolić na racjonalne projektowanie cząsteczek lub obliczeń dynamiki molekularnej systemów atomów, które są poddawane reakcjom chemicznym.
Źródło: www.nanonet.pl
https://laboratoria.net/technologie/13933.html