ТАСС, 9 декабря. Ученые создали систему искусственного интеллекта DM21, которая может просчитывать поведение материи на квантовом уровне. Результаты исследования опубликовал научный журнал Science.
"Наше исследование стало большим шагом вперед в изучении взаимодействий электронов, формирующих связи в молекулах. Для еще большего ускорения прогресса в этой области физики и результаты наших расчетов, и исходный код нейросети DM21 будут полностью открытыми для публики", - рассказал один из авторов работы, научный сотрудник компании Deepmind Джеймс Киркпатрик.
Научная команда Deepmind уже много лет лидирует в разработке систем искусственного интеллекта. За последние пять лет им удалось создать нейросети, способные играть на гроссмейстерском уровне в различные компьютерные и настольные игры. Недавно ученые приспособили разработанную ими нейросеть AlphaFold2 для решения гораздо более сложной задачи, определения трехмерной формы белков, а также они создали совместно с математиками еще одну нейросеть, способную искать доказательства к теоремам.
Параллельно специалисты Deepmind работали над решением одной из самых сложных задач в квантовой физике, которая касается просчета взаимодействий между электронами в различных сложных молекулах. Существующие подходы позволяют просчитывать поведение лишь самых простых веществ, так как сложность этих вычислений растет экспоненциальным образом с добавлением каждого нового электрона.
Нейросетевая квантовая физика
Физики обнаружили, что эти расчеты можно резко ускорить при помощи нейросети, способной оценивать примерную плотность электронов в той или иной области молекулы, а также вычислять силу взаимодействий между ними. Для этого ученые просчитали квантовую структуру большого числа разных молекул и использовали эти данные для обучения нейросети DM21.
Как выяснили ученые, данную систему искусственного интеллекта можно научить распознавать характерные особенности в структуре просчитываемых молекул и использовать эти сведения для минимизации погрешностей при определении плотности и других свойств ее электронов. Это резко ускорило вычисления, а также повысило точность подобных расчетов.
В частности, DM21 превзошла в точности все остальные существующие подходы для ведения квантовых расчетов при вычислении энергии связей в молекулах, состоящих из элементов главных подгрупп периодической таблицы Менделеева. В дополнение к этому нейросеть точно просчитала, как ведут себя электроны в азотистых основаниях ДНК и некоторых других сложных органических молекулах.
Как надеются Киркпатрик и его коллеги, публикация исходного кода данной нейросети и ее последующее совершенствование всем научным сообществом позволит химикам и физикам быстро просчитывать внутреннее устройство и поведение самых разных типов молекул, в том числе и тех, которые еще не были созданы на практике.