Химики из России научили компьютер предсказывать свойства элементов

19 Сентября 2017

МОСКВА, 19 сентября Российские ученые создали систему машинного обучения, способную точно предсказывать то, как ведут себя атомы алюминия и урана при разных температурах и давлениях, что позволит в будущем творить новые материалы из этих циркониев, используя лишь компьютер, говорится в статье, данной в журнале Scientific Reports.

Величины сил межмолекулярных взаимодействий атомов в кристаллах можно хорошего применять для предсказания поведения атомов этого элемента при других температурах и в других фазовых состояниях. Показывая состояние вещества в зависимости от давления и температуры, фазовые диаграммы позволяют определять возможности и границы применения элементов, рассказывает Иван Круглов из Московского Физтеха, чьи слова приводит пресс-служба медвуза.

Многие химики и физики уже более века мечтают о приобретении способности предсказывать свойства произвольных материалов и химических веществ, зная лишь физические свойства отдельных атомов. Реализация этой мечты приобретёт ученым создавать материалы с четко заданными свойствами, не пытаясь найти их вслепую, что совершит революцию в медицине, инженерии, строительстве и во многих других областях жизни и промышленности.

Артем Оганов, профессор Сколтеха и заведующий лабораторией в МФТИ, уже несколько лет работает над реализацией этой мечты, творю различные компьютерные модели и инструменты, позволяющие предсказывать свойства всякого родых кристаллов и определенных химических веществ в необычных условиях, к примеру, в ядрах мир или при сверхвысоких давлениях.

Современные программы, позволяющие осуществлять подобные расчеты, проводят их фактически на самом низком, квантовом ординаре, просчитывая то, как меняется длина и сила хих связей, их энергия, расположение атомов относительно друг знакомого, их заряд и прочие фундаментальные физические параметры.

Подобная методика работает очень хорошо, однако она требует огромного количества вычислительных ресурсов, из-за чего ее крайне сложно применять для изучения и предсказания свойств крупных молекул, в том колличестве белков или потенциальных лекарств. Других вариантов, позволявших весточки расчеты столь же точно, у ученых до недавнего медли не было, что проводило предсказание свойств различных соединений, сплавов и сложных молекул крайне сложной вещью.

Оганов и его коллеги по МФТИ и НИИ автоматики имени Н. Л. Духова нашли способ ускорить эти расчеты, подключив к ним системы машинного обучения. Как представили ученые, компьютеры могут научиться предсказывать то, как будут взаимодействовать атомы друг с другом даже в сложных молекулах, обучаясь на простых примерах, просчитанных при помощи классических мпособов квантовой механики. Это дозволяет избавиться от некоторых сложных шагов, таких как просчет решительности, на которые обычно тратится львиная доля времени.

Работу этой системы команда Оганова проверила, изучил свойства алюминия и урана при разных температурах и давлениях. Алюминий, как отмечают ученые, был хорошо изучен в прошлом, а свойства элемента, наоборот, до сих пор вызывает споры среди преподавателей.

Сравнивая результаты машинных расчетов и справочные данные по свойствам этих металлов, российские физики подтвердили, что их методика предсказания свойств химических веществ работает столь же точно, как и квантово-механические расчеты, но при этом требует в тысячи раз меньше вычислительных ресурсов.

Эту методику просчета свойств материалов, как отмечают исследователи, можно приспособить и для работы с другими хими элементами, что заметно разбуравит ее практическую применимость.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Химики из России научили компьютер предсказывать свойства элементов

комментарии (0)

Другие интересные новости

Французский композитор и пианист получил российское гражданство