Создана система искусственного интеллекта, способная решить основную задачу области квантовой химии

Исследователи из Берлинского Свободного университета (Freie Universitat Berlin) разработали новую систему искусственного интеллекта, способную вычислять так называемое стандартное состояние уравнения Шредингера. Такой вид уравнения Шредингера является одной из фундаментальных вещей в области квантовой химии, при помощи его решения становится возможным определение химических и физических свойств молекул на основе данных расположения в пространстве атомов, входящих в эту молекулу.

Возможность математического решения уравнения Шредингера избавило бы человечество от необходимости проведения ресурсоемких и длительных лабораторных экспериментов. Однако, решение уравнения является весьма и весьма сложной задачей, до последнего времени решения, обеспечивающие достаточную точность прогнозов свойств, были найдены лишь для некоторых видов простейших молекул определенного типа, а решения уравнения для более сложных произвольных молекул не могут быть вычислены с приемлемым уровнем точности за приемлемое для этого время.

Для того, чтобы получить беспрецедентную на сегодня комбинацию точности и вычислительной эффективности исследователи из Германии разработали новый принцип глубинного машинного обучения и самообучения. В их подходе используется то, что одним из основополагающих принципов уравнения Шредингера в квантовой химии является волновая функция, математический объект, который полностью определяет поведение электронов в молекуле.

Основная проблема заключается в том, что волновая функция — это весьма многомерная математическая конструкция и очень трудно охватить абсолютно все ее нюансы, определяющие поведение отдельных электронов и их взаимодействие с другими электронами. Разработанная нейронная сеть не использует традиционных принцип представления волновых функций электронов в виде набора относительно простых математических примитивов, вместо этого она изучает и использует сложные образы волновой функции на основе данных о расположении и движении электронов возле или вокруг ядер атомов молекул.

Ученые отмечают, что специфической особенностью электронной волновой функции является высокий уровень ее асимметрии, к примеру, когда два электрона меняются местами, знак волновой функции меняется на обратный. Эта особенность и множество других подобных изначально встроены в архитектуру нейронной сети, которая работает на основе известного принципа исключения Паули. Из-за этого новая система искусственного интеллекта получила название «PauliNet» и ученые продолжают работу над ней, стремясь повысить ее эффективность, точность результатов до уровня, когда эти результаты уже будет возможно использовать на практике.

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *