هوش‌مصنوعی، قوانین اساسی مکانیک کوانتومی را یاد گرفت
هوش‌مصنوعی، قوانین اساسی مکانیک کوانتومی را یاد گرفت
مجله علمی ایلیاد - روش یادگیری عمیق ماشین، می‌تواند توابع موج مولکولی و ویژگی‌های الکترونیکی مولکول‌ها را پیش‌بینی کند. این الگوریتم می‌تواند فعالیت‌های شبیه‌سازی آتی را در طراحی مولکول‌ها دارو یا مواد جدید تسریع ببخشد. این هوش‌مصنوعی مبتکرانه که تیمی از محققان دانشگاه وارویک، دانشگاه فنی و مهندسی برلین و دانشگاه لوکزامبورگ آن‌را طراحی کرده است، می‌تواند برای تسریع طراحیِ مولکول‌ها دارو یا مواد جدید به کار برده شود.
معمولاً از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و هوش‌مصنوعی برای پیش‌بینی رفتارهای خرید انسان و تشخیص چهره یا دست خط، استفاده می‌شود. اکنون هوش‌مصنوعی در تحقیقات علمی به‌عنوان ابزاری حیاتی برای انجام اکتشافات علمی در نظر گرفته می‌شود. هوش‌مصنوعی در شیمی هم نقش موثری دارد و برای پیش‌بینی پیامدهای آزمایش‌ها یا سیستم‌های کوانتومی مورد استفاده قرار می‌گیرد. هوش‌مصنوعی برای انجام این کار، باید بتواند قوانین اساسی فیزیک را به‌طور سیستماتیک مدیریت کرده و آن‌ها را به کار بگیرد.
یک تیم میان‌رشته‌ای از شیمیدانان، فیزیکدانان و دانشمندان علوم کامپیوتری از دانشگاه وارویک، دانشگاه فنی و مهندسی برلین و همچنین دانشگاه لوکزامبورگ، موفق به طراحی الگوریتم یادگیری عمیقی شده‌اند که می‌تواند حالات کوانتومی مولکول‌ها و توابع موج را پیش‌بینی کند؛ این توابع همه ویژگی‌های مولکول‌ها را تعیین می‌کنند. هوش‌مصنوعی این کار را با یادگیریِ چگونگی حل معادلات اساسی مکانیک کوانتومی، انجام می‌دهد. شیوه‌ی انجام این کار، طی مقاله‌ای در مجله‌ی Nature Communications منتشرشده است.
حل این معادلات به روش همیشگی، مستلزم منابع محاسباتی با عملکرد بسیار بالایی است و ماه‌ها زمان می‌برد که فرایند محاسبات به پایان برسد. همین عامل می‌تواند باعث شود طراحی مولکول‌های جدید برای اهداف صنعتی و پزشکی به امری واجب و ضروری تبدیل گردد. الگوریتم هوش‌مصنوعی تازه طراحی‌شده، می‌تواند در عرض چند ثانیه در لپ‌تاپ یا گوشی‌های موبایل هوشمند به انجام پیش‌بینی‌های دقیقی بپردازد. دکتر «ریچارد موریه» از گروه شیمی دانشگاه وارویک، می‌گوید: «این فعالیت مشترکِ سه ساله، مستلزم برخورداری از دانش کامپیوتری بالایی بود تا طراحی و توسعه‌ی الگوریتم هوش‌مصنوعی موردنظر ما مقدور شود. این الگوریتم باید توانایی پیش‌بینی شکل و رفتار توابع موج را داشته باشد. افزون بر این، دانشمندانِ دخیل در این پروژه، باید به شیمی و فیزیک هم تسلط کافی داشته باشند تا داده‌های شیمی کوانتومی را به‌گونه‌ای مورد پردازش و نمایش قرار دهند که برای الگوریتم قابل مدیریت باشد.»
دانشمندان این پروژه، با موضوع یادگیری ماشین در فیزیک کوانتومی در «IPAM» برای یک دوره‌ی سه ماهه گرد هم آمده‌اند. پروفسور «کلوس رابرت مولر» از موسسه‌ی مهندسی نرم‌افزار و علوم کامپیوتری نظری در دانشگاه فنی و مهندسی برلین، می‌گوید: «این پروژه علمیِ میان‌رشته‌ای با پیشرفت قابل‌توجهی همراه بوده است، روش‌های هوش‌مصنوعی می‌توانند به‌طور کارآمد، دشوارترین جنبه‌های شبیه‌سازی مولکولی کوانتومی را انجام دهند. در چند سال آتی، روش‌های هوش‌مصنوعی به‌عنوان یکی از بخش‌های اساسی فرایند اکتشاف در شیمیِ محاسباتی و فیزیک مولکولی، برای خود جا باز خواهند کرد.»
پروفسور «الکساندر کاچنکو» از گروه فیزیک و تحقیقات مواد در دانشگاه لوکزامبورگ، می‌گوید: «این پروژه زمینه را برای رسیدن به سطح جدیدی از طراحی مرکب فراهم می‌آورد؛ یعنی ویژگی‌های الکترونیکی و ساختاریِ مولکول می‌توانند به‌طور هم‌زمان، به‌گونه‌ای تنظیم شوند که معیارهای موردنظر دانشمندان برآورده شود.»