Един впечатляващ развой в областта на машинното учене е отворил пътя за значителни напредъци в сферите на химията и материалните науки. Изследователи от Националната лаборатория Лос Аламос успешно създадоха машинни учене интератомни потенциали, които имат способността да предсказват молекулни енергии и сили, действащи върху атомите. Тази иновация позволява за изключително ефективни симулации, които спестяват време и разходи спрямо традиционните компютърни методи.
Конвенционалният подход към симулациите на молекулна динамика в химията се основава на физико-базирани компютърни модели като класическите силови полета или квантова механика. Докато квантовите механични модели са точни, те са изчислително скъпи. От друга страна, класическите силови полета са изчислително ефективни, но липсват от точност и са подходящи само за определени системи. Новопоявилият се модел на машинното учене, ANI-1xnr, премахва тази разлика, като комбинира скорост, точност и универсалност.
ANI-1xnr е първият реактивен машинен учен ентератомен потенциал, който се конкурира с физико-базираните компютърни модели за големи мащабни реактивни атомистични симулации. Той има уникалното предимство да се прилага към широк обхват от химични системи без нужда от постоянно преизчисляване. Автоматизацията на работния процес, която включва реактивни молекулярни динамични симулации, позволи за изчерпателното изучаване на различни химични системи, съдържащи въглерод, водород, азот и кислород.
ANI-1xnr се прояви като изключително разностранен, като успешно изследва множество системи, включително фазови преходи на въглерода, горене и предбиотичната химия. Симулациите бяха потвърдени чрез сравнение на резултатите с експериментите и конвенционалните компютърни техники.
Неразделна част от работния процес е използването на нанореакторни симулации, които автономно изследват реактивния химически пространство. Този новаторски подход премахва нуждата от човешка интуиция, като подтиква химическите реакции чрез високоскоростни сблъсъци на молекулите. Активното учене, друг ключов компонент, използва машинния ученен потенциал на ANI-1xnr, за да управлява динамиката на нанореакторите и селекцията на структури с високи нива на несигурност. Тази методология гарантира увеличена точност и надеждност в симулациите.
Развитието на ANI-1xnr представлява значителна стъпка в областта на реактивната химия на голяма скала. За разлика от предишните моделиращи техники, ANI-1xnr не изисква експертиза в областта или постоянно преизчисляване за всеки нов случай на употреба. Възможността за изучаване на неизвестна химия сега е достъпна за учени от разнообразни области.
За да се улесни допълнителното изследване и сътрудничество, данните, използвани от екипа на изследователи и кода на ANI-1xnr са публично достъпни за научната общност.
ЧЗВ
Какво са машинните учени интератомни потенциали?
Машинните учени интератомни потенциали са компютърни модели, които използват техники на изкуствен интелект, за да предвидят молекулни енергии и сили, действащи върху атомите. Те позволяват симулации, които спестяват време и разходи спрямо традиционните компютърни методи, правейки ги ценен инструмент в различни научни области.
Как машинните учени интератомни потенциали се различават от другите компютърни модели?
Машинните учени интератомни потенциали се различават от другите компютърни модели като класическите силови полета или квантовата механика по отношение на ефективността, точността и универсалността им. За разлика от квантовата механика, която предоставя точност, тя е изчислително скъпа. От друга страна, класическите силови полета предлагат компютърна ефективност, но липсват от точност и са ограничени до конкретни системи. Машинните учени интератомни потенциали като ANI-1xnr пресичат тази разлика, като предоставят баланс между скорост, точност и приложимост към широк обхват от химични системи.
Какво е значение на ANI-1xnr?
ANI-1xnr е първият реактивен машинен учен интератомен потенциал, който конкурира с физико-базираните компютърни модели за големи реактивни атомистични симулации. Той премахва нуждата от постоянно преизчисляване и експертиза в областта, като става достъпен за учени от различни области. ANI-1xnr представлява трансформационно развитие в изучаването на реактивна химия на голяма скала.
Източници:
– Национална Лаборатория Лос Аламос: lanl.gov
– Статия в Nature Chemistry: nature.com
– DOI: 10.1038/s41557-023-01427-3
The source of the article is from the blog scimag.news