Szybsza chemia obliczeniowa dzięki systemom uczącym się

Przez połączenie chemii kwantowej i sztucznej inteligencji, a dokładniej systemów uczących się naukowcy z Instytutu Matematyki Czystej i Stosowanej Uniwersytetu California w Los Aneles dokonali przełomu w analizie przestrzeni cząsteczek chemicznych, tzw. wirtualnej przestrzeni zajmowanej przez wszystkie możliwe cząsteczki chemiczne.

Międzynarodowy zespół złożony z naukowców z Uniwersytetu Technicznego w Berlinie, Instytutu Fritza-Habera należącego do Stowarzyszenia Maxa Plancka i Argonne Leadership Computing Facility w USA znacząco zwiększył szybkość obliczeń energii małych cząsteczek chemicznych z bardzo dużą dokładnością na poziomie kwantów. Kwantowe metody chemiczne pozwalają na obliczanie właściwości molekularnych za pomocą komputerów bez potrzeby prowadzenia eksperymentów. Z obliczeń tych korzysta się w wielu dziedzinach chemii takich jak projektowanie katalizatorów czy odkrycia nowych materiałów. W poprzednich latach takie obliczenia wymagały bardzo wydajnych komputerów.

Dzięki zastosowaniu tzw. systemów (maszyn) uczących się można generować modele cząsteczek na bazie cząsteczek przykładowych. Z podobnych systemów korzystają wyszukiwarki internetowe takie jak Google, czy sklep internetowy Amazon.com do podpowiadania tytułów książek. Ponadto systemy te wykorzystuje się w badaniach genetycznych czy projektowaniu interfejsów pomiędzy mózgiem człowieka a komputerem. Aby sztuczną inteligencję zastosować w chemii kwantowej obliczono tysiące energii referencyjnych aby „nauczyć” system modeli molekularnych. W rezultacie opracowana „maszyna” potrafi przewidzieć właściwości molekularne z odpowiednią dokładnością w ciągu milisekund zamiast kilku godzin. Taki postęp w szybkości obliczeń pozwoli na odkrycie wielu nowych cząsteczek chemicznych.

(pj)