Nature Communications: ИИ изучает язык расположения атомов в твердых телах

Новую модель искусственного интеллекта, которая может предсказывать расположение атомов в кристаллах, создали исследователи из Университета Рединга и Университетского колледжа Лондона.

Эта технология, названная CrystaLLM, работает подобно чат-ботам с искусственным интеллектом, анализируя «язык» кристаллов на основе миллионов существующих кристаллических структур.

Система поможет учёным быстрее находить новые материалы для различных целей — от создания солнечных батарей до разработки компьютерных чипов. Новая технология уже опубликована в научном журнале Nature Communications и будет доступна научному сообществу для использования.

Доктор Луис Антунес, который руководил исследованием, защищая докторскую диссертацию в Университете Рединга, сказал:

Предсказать, как именно расположены атомы в кристалле, — сложная задача. Это всё равно что решить головоломку, в которой не видно всех деталей. Чтобы найти правильное решение, нужно перебрать огромное количество вариантов расположения атомов.

CrystaLLM предлагает новый подход. Программа изучает миллионы известных кристаллических структур и выявляет закономерности. Благодаря этому она может предсказывать новые структуры. Это похоже на то, как опытный специалист по решению головоломок распознаёт выигрышные схемы, а не пробует все возможные ходы наугад.

Предсказание структур для незнакомых материалов

Сейчас, чтобы понять, как атомы располагаются в кристаллах, учёные используют сложное компьютерное моделирование. Оно позволяет просчитать физические взаимодействия между атомами.

CrystaLLM действует по-другому. Он не занимается сложными вычислениями, а просто учится на миллионах описаний кристаллических структур. Эти описания хранятся в специальном файле — Crystallographic Information Files. Файл представляет собой стандартный формат для хранения информации о кристаллических структурах.

CrystaLLM работает с этими описаниями как с текстом. Он читает каждое описание и пытается предсказать, что будет дальше. Так он постепенно изучает закономерности строения кристаллов.

Системе CrystaLLM не объясняли правила физики или химии. Она сама выяснила их, анализируя описания кристаллических структур. Система поняла, как расположены атомы и как их размер влияет на форму кристалла.

При тестировании CrystaLLM успешно генерировал реалистичные кристаллические структуры, даже для материалов, которые он никогда раньше не видел.

Исследовательская группа создала веб-сайт, на котором исследователи могут бесплатно использовать CrystaLLM для создания кристаллических структур. Интеграция этой модели в рабочие процессы предсказания кристаллических структур может ускорить разработку новых материалов для таких технологий, как более совершенные батареи, более эффективные солнечные элементы и более быстрые компьютерные чипы.

Ранее ученые подсмотрели, как ведет себя атом в кристаллической решетке.

06.12.2024