Egy forradalmi fejlesztés a gépi tanulás területén forradalmasította a kémia és anyagtudomány területeit. A Los Alamosi Nemzeti Laboratórium sikeresen létrehozta a gépi tanuló interatomáris potenciálokat, amelyek képesek megjósolni a molekulák energiáját és az atomokra ható erőket. Ez az innovatív technológia lehetővé teszi nagyon hatékony szimulációkat, amelyek időt spórolnak és költségeket takarítanak meg a hagyományos számítási módszerekhez képest.
A kémiai molekuladinamika szimulációinak hagyományos megközelítése a fizikai alapú számítási modelleken alapult, például a klasszikus erőtereken vagy a kvantummechanikán. A kvantummechanikai modellek pontosak, de számításigényesek, míg a klasszikus erőterek számításigényesek, de pontatlanok és csak konkrét rendszerekre alkalmasak. Az újonnan kifejlesztett gépi tanulási modell, az ANI-1xnr, ötvözi a sebességet, a pontosságot és a szélessávúságot, áthidalva a két megközelítés közötti hézagot.
Az ANI-1xnr az első reaktív gépi tanuló interatomáris potenciál, amely versenyez a fizikai alapú számítási modellekkel nagymértékű reaktív atomisztikus szimulációk esetében. Az egyedi előnye, hogy alkalmazható számos kémiai rendszerre anélkül, hogy állandó újraillesztésre lenne szükség. Az automatizált munkafolyamat, amelybe reaktív molekuladinamikai szimulációkat von be, lehetővé teszi különböző szén-, hidrogén-, nitrogén- és oxigéntartalmú kémiai rendszerek átfogó tanulmányozását.
Az ANI-1xnr viasztafizológiával, szénfázis-átmenetekkel, égéssel és prebiotikus kémia tanulmányozásával bizonyította sokoldalúságát. Az
validitását az összehasonlítás igazolta az eredményekkel és a kísérleti eredményekkel.
A munkafolyamat fontos részét képezi az oldat-sejtbiológiai szimulációk használata, amelyek autonóm módon vizsgálják a reaktív kémiai teret. Ez az innovatív megközelítés megszünteti a humán intuíció szükségességét a molekulák nagy sebességű ütközésével kémiai reakciót indukálva. Az aktív tanulás egy másik kulcselem, amely kihasználja az ANI-1xnr gépi tanulási lehetőségét az oldat-sejtes dinamika irányításához és a magas bizonytalansági szintű szerkezetek kiválasztásához. Ez a módszertan növeli a szimulációk pontosságát és megbízhatóságát.
Az ANI-1xnr fejlesztése jelentős mérföldkőt jelent a nagymértékű reaktív kémia területén. Ellentétben a korábbi modellezési technikákkal, az ANI-1xnr nem igényel szakterületi szaktudást vagy állandó újraillesztést minden új felhasználási esetben. Ez a forradalmi megoldás lehetővé teszi a különböző szakterületek tudósai számára az ismeretlen kémia tanulmányozását és új lehetőséget nyit a kutatás és együttműködés előtt.
A további kutatások és együttműködések elősegítése érdekében a kutatócsapat által használt adatkészletet és az ANI-1xnr kódot a kutatóközösség számára nyilvánosan hozzáférhetővé tették.
### GYIK
#### Mi az a gépi tanuló interatomáris potenciál?
A gépi tanuló interatomáris potenciálok olyan számítási modellek, amelyek mesterséges intelligencia technikákat használnak a molekulák energiájának és az atomokra ható erők megjósolására. Lehetővé teszik olyan szimulációkat, amelyek időt és költségeket takarítanak meg a hagyományos számítási módszerekhez képest, így értékes eszközök a különböző tudományterületeken.
#### Hogyan térnek el a gépi tanuló interatomáris potenciálok más számítási modellektől?
A gépi tanuló interatomáris potenciálok eltérnek más számítási modellektől, például a klasszikus erőterektől vagy a kvantummechanikától, hatékonyságuk, pontosságuk és általánosságuk szempontjából. Míg a kvantummechanikai modellek pontosságot nyújtanak, add komputációs szempontból drágák. Másrészről a klasszikus erőterek számításigényesek, pontatlanok és csak bizonyos rendszerekre korlátozódnak. A gépi tanuló interatomáris potenciálok, például az ANI-1xnr, ezt a rés különbséget hídolják meg, biztosítva a sebesség, pontosság és alkalmazhatóság egyensúlyát a különböző kémiai rendszerek számára.
#### Mi a jelentősége az ANI-1xnr-nek?
Az ANI-1xnr az első reaktív gépi tanuló interatomáris potenciál, amely versenyez a fizikai alapú számítási modellekkel nagymértékű reaktív atomisztikus szimulációk esetében. Megszünteti az állandó újraillesztés és a szakterületi szaktudás szükségét, így hozzáférhetővé teszi a tudósok számára a különböző szakterületeket. Az ANI-1xnr a reaktív kémia tanulmányozásában jelentős fejlesztésnek számít nagyarányban.
### Források:
– Los Alamos National Laboratory: lanl.gov
– Nature Chemistry cikk: nature.com
– DOI: 10.1038/s41557-023-01427-3
The source of the article is from the blog mendozaextremo.com.ar