В моделировании замерзания воды использовали ИИ
Команда из Принстонского университета точно смоделировала начальные этапы образования льда, применив искусственный интеллект (ИИ) к решению уравнений, управляющих квантовым поведением отдельных атомов и молекул. Полученное моделирование описывает, как молекулы воды превращаются в твердый лед с квантовой точностью. Этот уровень точности, который когда-то считался недостижимым из-за требуемой вычислительной мощности, стал возможен, когда исследователи включили в свои методы глубокие нейронные сети, форму искусственного интеллекта. Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«В каком-то смысле это сбывшаяся мечта», — сказал Роберто Кар, профессор химии Ральфа У. Дорнте из Принстона, который более 35 лет назад стал одним из пионеров подхода к моделированию молекулярного поведения на основе лежащих в его основе квантовых законов. . «Тогда мы надеялись, что в конечном итоге мы сможем изучать системы, подобные этой, но это было невозможно без дальнейшего концептуального развития, и это развитие происходило в совершенно другой области, в области искусственного интеллекта и науки о данных».
Возможность моделировать начальные этапы замерзания воды, процесс, называемый образованием кристаллов льда, может повысить точность моделирования погоды и климата, а также других процессов, таких как быстрая заморозка продуктов питания.
Новый подход позволяет исследователям отслеживать активность сотен тысяч атомов в течение периодов времени, которые в тысячи раз длиннее, хотя и составляют доли секунды, чем в ранних исследованиях.
Кар стал одним из изобретателей подхода к использованию основных законов квантовой механики для предсказания физического движения атомов и молекул. Законы квантовой механики диктуют, как атомы связываются друг с другом, образуя молекулы, и как молекулы соединяются друг с другом, образуя повседневные предметы.
Кар и Микеле Парринелло, физик, работающий сейчас в Istituto Italiano di Tecnologia в Италии, опубликовали свой подход, известный как «ab initio» (лат. «с самого начала») молекулярной динамики, в новаторской статье в 1985 году.
Но квантово-механические вычисления сложны и требуют огромных вычислительных мощностей. В 1980-х годах компьютеры могли моделировать всего лишь сотню атомов за несколько триллионных долей секунды. Последующие достижения в области вычислений и появление современных суперкомпьютеров увеличили количество атомов и продолжительность моделирования, но результат далёк от количества атомов, необходимого для наблюдения за сложными процессами, такими как зарождение льда.
ИИ предоставил привлекательное потенциальное решение. Исследователи обучают нейронную сеть, названную в честь ее сходства с работой человеческого мозга, распознавать сравнительно небольшое количество выбранных квантовых вычислений. После обучения нейронная сеть может вычислять силы между атомами, которых она никогда раньше не видела, с квантово-механической точностью. Этот подход «машинного обучения» уже используется в повседневных приложениях, таких как распознавание голоса и беспилотные автомобили.
В случае применения ИИ для молекулярного моделирования большой вклад был сделан в 2018 году, когда аспирант Принстона Линфэн Чжан, работая с Каром и профессором математики Принстона Вейнаном Э., нашел способ применить глубокие нейронные сети для моделирования квантово-механических межатомных сил. Чжан, получивший докторскую степень. в 2020 году и в настоящее время является научным сотрудником Пекинского института исследований больших данных, назвав этот подход «молекулярной динамикой глубокого потенциала».
В текущей статье Кар и исследователь с докторской степенью Пабло Пьяджи вместе с коллегами применили эти методы для моделирования образования кристаллов льда. Используя молекулярную динамику глубокого потенциала, они смогли запустить моделирование до 300 000 атомов, используя значительно меньшую вычислительную мощность, в течение гораздо более длительных промежутков времени, чем это было возможно ранее. Они провели моделирование на Summit, одном из самых быстрых в мире суперкомпьютеров, расположенном в Национальной лаборатории Ок-Ридж.
Эта работа представляет собой одно из лучших исследований образования кристаллов льда, сказал Пабло Дебенедетти, декан Принстона по исследованиям и профессор инженерных и прикладных наук 1950 года, а также соавтор нового исследования.
«Зародышеобразование льда — одна из основных неизвестных величин в моделях прогнозирования погоды», — сказал Дебенедетти. «Это довольно значительный шаг вперед, потому что мы видим очень хорошее совпадение с экспериментами. Нам удалось смоделировать очень большие системы, что ранее было немыслимо для квантовых расчетов».
В настоящее время климатические модели получают оценки того, как зарождается припай, в основном на основе наблюдений, проведенных в лабораторных экспериментах, но эти корреляции носят описательный, а не прогнозный характер и действительны в ограниченном диапазоне экспериментальных условий. В отличие от этого, молекулярное моделирование типа того, что сделано в этом исследовании, может производить моделирование, которое предсказывает будущие ситуации, и может оценивать образование льда в экстремальных условиях температуры и давления, например, на других планетах.
«Методология глубокого потенциала, используемая в нашем исследовании, поможет реализовать потенциал молекулярной динамики ab initio для получения ценных предсказаний сложных явлений, таких как химические реакции и разработка новых материалов», — сказал Афанассиос Панайотопулос, профессор химии Сьюзен Дод Браун. и биологическая инженерия и соавтор исследования.
«Тот факт, что мы изучаем очень сложные явления из фундаментальных законов природы, меня очень волнует», — сказал Пьяджи, первый автор исследования и научный сотрудник по химии в Принстоне. Пьяджи получил докторскую степень. работа с Парринелло над разработкой новых методов изучения редких событий, таких как нуклеация, с использованием компьютерного моделирования. Редкие события происходят в масштабах времени, превышающих время моделирования, которое можно себе позволить даже с помощью ИИ, и для их ускорения необходимы специальные методы.
Джек Вайс, аспирант в области химической и биологической инженерии, помог увеличить вероятность наблюдения за зародышеобразованием, «посеяв» крошечные кристаллы льда в симуляцию. «Цель затравки — увеличить вероятность того, что вода будет образовывать кристаллы льда во время моделирования, что позволит нам измерить скорость образования ядер», — сказал Вейс, которого консультируют Дебенедетти и Панагиотопулос.
Молекулы воды состоят из двух атомов водорода и атома кислорода. Электроны вокруг каждого атома определяют, как атомы могут связываться друг с другом, образуя молекулы.
«Мы начнем с уравнения, описывающего поведение электронов», — сказал Пьяджи. «Электроны определяют, как взаимодействуют атомы, как они образуют химические связи и практически всю химию».
Атомы могут существовать буквально в миллионах различных конфигураций, сказал Кар, директор Центра химии в растворах и интерфейсов, финансируемого Управлением науки Министерства энергетики США и включающего региональные университеты.
«Магия заключается в том, что благодаря некоторым физическим принципам машина способна экстраполировать то, что происходит в относительно небольшом количестве конфигураций небольшого набора атомов, на бесчисленное количество конфигураций гораздо большей системы», — сказал Кар.
По словам Пьяджи, хотя подходы ИИ доступны уже несколько лет, исследователи с осторожностью относятся к их применению для расчетов физических систем. «Когда алгоритмы машинного обучения стали популярными, большая часть научного сообщества отнеслась к ним скептически, потому что эти алгоритмы — это черный ящик. Алгоритмы машинного обучения ничего не знают о физике, так зачем нам их использовать?»
Однако за последние пару лет в этом отношении произошли значительные изменения, сказал Пьяджи, не только потому, что алгоритмы работают, но и потому, что исследователи используют свои знания физики для информирования моделей машинного обучения.
Для Car приятно видеть, что работа, начатая три десятилетия назад, увенчалась успехом. «Развитие произошло благодаря чему-то, что было разработано в другой области, в области науки о данных и прикладной математики», — сказал Кар. «Наличие такого перекрестного взаимодействия между различными областями очень важно».
Исследование «Гомогенное зародышеобразование льда в модели воды с машинным обучением ab initio», проведенное Пабло М. Пьяджи, Джеком Вейсом, Афанассиосом З. Панайотопулосом, Пабло Г. Дебенедетти и Роберто Каром, было опубликовано в журнале Proceedings of the National. Академии наук на неделе 8 августа 2022 года.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Более 2000 случаев наблюдений НЛО в США

Болид озарил ночное небо над Челябинском

Большое число на грани человеческих знаний

В Нью-Йорке зафиксировано 66 случаев наблюдения НЛО

Заказать место для посадки НЛО можно в Вене

Земные аэропорты видно с расстояния 200 светолет

Зловещее облако судного дня окутывает Мэриленд

Инопланетяне могут засечь работу наших радаров

Кости Иисуса спрятаны в тайных хранилищах США

Люди с высоким IQ оказались менее нравственными

Мир наполнен шумами

НЛО, инопланетяне и президенты США

Полеты НЛО над авиабазой Райт-Паттерсон

Полеты НЛО над ядерным объектом в Техасе

Путешествия во времени без парадоксов возможны

Пчелу превратили в киборга

Созданные ИИ вирусы научились обходить защиту ПК

Умение предсказывать будущее связали с IQ

Череп единорога нашли у замка короля Артура

Энтузиаст разработал интерфейс мозг-компьютер

Аэропорты могут помочь инопланетянам обнаружить Землю

ВМФ США утратил 500 страниц информации о НЛО

Жители Мичигана сообщили о трех десятках НЛО

ИИ Google начинает читать все ваши сообщения

Как менялась погода на Венере за 10 лет

Квантовая запутанность в мозге - Сознание

Место, где слои почвы находятся в перевернутом положении

Научно-фантастическом фильм - Похищение инопланетянами

Невероятные случаи похищения людей инопланетянами

Новое представление о том, как развиваются галактики

Открытие в подводном Стоунхендже переписывает историю

Охотники за метеоритами прочесывают Джорджию

Растущее число свидетельств эволюции темной энергии

Резьба, которая раскрывает секреты египетских царей

Сотрудник НАСА нарушил давнее молчание по поводу НЛО

Тайна межзвездного объекта, несущегося через нашу систему

Утраченную ветвь Древа человечества

ЦРУ неправильно обращается с файлами об НЛО

Чернобыльские собаки превратились в нечто новое

Экзопланета у тихой звезды-карлика

Вещество из галлюциногенных грибов продлило жизнь

Власти США считают, что они действительно сняли НЛО

Встреча с инопланетянами в Огайо

Вся наша галактика может находиться внутри Дыры

Доказательства существования НЛО находятся в Пентагоне

Жители Мичигана сообщили о трех десятках НЛО

Затерянный город древнейшей цивилизации Америки

ИИ неделями дурачил пользователей Spotify

ИИ создал первое в мире лекарство от рака

Инцидент в Розуэлле. Может ли он быть байкой

Крушение НЛО в Розуэлле. Мистификация

Нашли способ обратить вспять выпадение волос

НЛО летит по небу во время грозы в Мэриленде

Паскагула. Еще один свидетель

Плазма, которая может растопить законы Реальности

Подросток создал мифический луч смерти Архимеда

Современные компьютеры не подходят для мира ИИ

Сходка уфологов в районе Фолкерка

Теории о подземном городе под египетским Сфинксом

Фотографии пришельцев из Розуэлла

Вращение Земли неожиданно ускорилось

Загадочный случай с летчиком Виктором Годдардом

История гаданий и предсказаний

Конгрессвумен поделилась взглядами на ангелов

Крошечные различия между психопатами и нормалами

Легенда ЮФС делится своим выводами о встречах с НЛО

Опровергли один из величайших мифов острова Пасхи

Очевидцы что-то видят в озере Лох-Несс

Призрак мальчика из старинной кровати

Робот приготовил и посолил стейк с расстояния 1800 км

Смерть Вселенной наступит раньше

Столкновение неизвестного объекта с Сатурном

Тайны и заговоры удивительного мира Антарктиды

Технология 'мозг-компьютер' проходит клинические испытания

Удивительное открытие на острове Пасхи

Уфологи выявили места аномалий в России

Человечество неверно истолковало реальность

Черные дыры, появление которых Эйнштейн не мог предвидеть

Четыре яйца с инопланетными существами внутри

Эксперты уверены, что ИИ уничтожит человечество

Лучшие садовые качели для дачи

Лучшие инсектициды от комаров

Высокощелочной океан Энцелада влияет на поиск жизни

Где мы находимся во Вселенной

Жуткие подробности о зигзагообразных НЛО

Инопланетяне оставили череп у берегов канадского острова

Инопланетяне очень любят штат Нью-Йорк

Инопланетянин зашел на огонек

Как образуются сверхмассивные черные дыры

Как создать строительные блоки для лунной базы

Как ящерицы пережили падение астероида-убийцы

Место последнего упокоения графа Дракулы

НЛО завис над живописным устьем реки

Обнаружили клетку, о существовании которой не подозревали

Памятник древности, который может переписать историю

Светящаяся сфера повергла в шок жителей Альберты

Составили карту распределения темной материи

Споры вокруг НЛО не утихают

Странная вспышка больше года ставила астрономов в тупик

Странные случаи похищения людей инопланетянами

Хлоя Кардашьян рассказала паранормальных явлениях дома

Экзопланетологи искажают вероятность своих находок

Возможно, мы сможем увидеть первые галактики

ИИ будет чинить космический корабль

Как ИИ меняют профессию учителя

Как рассчитывают вероятность столкновения с астероидом

Как формировалась ранняя Вселенная

Криовулканизм на спутнике Плутона Хароне

Наблюдения за Несси основаны на физической реальности

Наблюдения НЛО в Иллинойсе

НЛО над Массачусетсом оказался вертолетом

Новые двигательные установки обеспечат полет к Седне

Новый способ обнаружения первичных черных дыр

Обитаемые миры распространены вокруг малых звезд

Обнаружение экзопланет - одно, а визуализация - совсем другое

Поиски признаков жизни на Марсе продолжаются

Пугающие пророчества о катастрофическом мега-цунами

Скрытая сложность сигналов из черных дыр

Статистический анализ обитаемости экзопланет

Столкнется ли астероид 2024 YR4 с Луной

Стратегии обнаружения океанов на спутниках Урана

Существование близкой экзопланеты подтвердили

Как узнать уникальность текста с помощью нейросети

Время имеет три измерения, а пространство является вторичным

Галогены и судьба лунной коры

Использование ChatGPT может привести к разрушению мозга

Как лучше понять экзотическое состояние вещества

Как менялась поверхность Марса миллиарды лет назад

Марсоход исследует породу в поисках деталей

Метеорит - распространенная аминокислота

Неожиданный минерал в зернах Рюгу

Новое представление о первых звездах

Обсерватория Вера Рубин поможет исследовать темную материю

Первый этап формирования планет после рождения звезды

Поиски сверхлегкой темной материи продолжаются

Распространял ли Пентагон ложные истории об НЛО

Расширенный обзор марсианской ионосферы

Спутники Земли в опасности, если астероид врежется в Луну

Строительство на Марсе - это шаг вперед

Таинственный шар, летящий по небу Альберты

Тайна пропавших метеоритов с Меркурия

Телескоп Джеймса Уэбба обнаружил свою первую экзопланету

У пульсаров могут быть крошечные горы

Астрономы ищут таинственную девятую планету

ВВС США опубликовали новое видео НЛО

Граф Дракула похоронен в Неаполе

ИИ может подорвать навыки критического мышления

Использование космолифта для доставки воды с Цереры

Как темные фотоны могут стать темной материей

Корабль инопланетян летит через Солнечную систему

Криптозоологи поженились на фестивале

Манчестерская одержимость НЛО

Миссури одна из горячих точек НЛО

Необъяснимые наблюдения в небе Северной Каролины

Оборотень замечен в Бридлингтоне

Переписка Пентагона с подрядчиком о НЛО

Посреди ангара стояла настоящая летающая тарелка

Природные НЛО еще более странные и загадочные

Редчайший спрайт заметили над Мексикой

У Вселенной есть кнопка самоуничтожения

Учения помогут понять и избежать конфликтов на Луне

Фотография оборотня, замеченного в лесах Великобритании

Экстраординарная находка внутри Великой пирамиды

Впервые отправили в стратосферу чипированных крыс

Есть ли в океанических мирах зоны, пригодные для жизни

Загадка пластины Эдмонтона

Заклинания, ведуны-целители и охота на ведьм

Заявили об обнаружении могилы Влада Дракулы

ИИ грозит массовыми увольнениями

Как сегодня выглядит место падения Тунгусского метеорита

Маленький шаг к планированию жизни на Марсе

Минерал, которого там не должно быть нашли на Рюгу

Новое исследование о горячих Юпитерах

Новое оружие вызывает отключение электроэнергии

Первый взгляд на экзопланету GJ 504b

План Трампа угрожает космическому превосходству США

Подсчитали количество пригодных для жизни экзопланет

Почему речь политиков при власти становится запутанной

Способность ИИ к пониманию собственных слов

Тайна исчезновения подледного океана Харона

Тайны удивительного Меркурия

Три электрона ведут себя как куча

Экзопланетные системы разнообразны

Актриса делится историей наблюдения НЛО

Величайшее затонувшее сокровище Америки

Величайшие уфологи из Аризоны

Наверх
Яндекс.Метрика