باحثون يطورون شبكة ذكاء اصطناعي لحل مشكلة أساسية في كيمياء الكم

علوم

الذكاء الاصطناعي يجد حلا لمعادلة شرودنجر

4 كانون الثاني 2021 11:34

طور باحثون من جامعة فرياي ببرلين طريقة ذكاء اصطناعي لحساب الحالة الأساسية لمعادلة شرودنجر، والتي تعد إحدى المشكلات الأساسية في كيمياء الكم.


والهدف من كيمياء الكم هو التنبؤ بالخصائص الكيميائية والفيزيائية للجزيئات بناء على ترتيب ذراتها في الفضاء، حيث أن القدرة على القيام بذلك من شأنه أن يلغي الحاجة إلى تجارب معملية كثيفة الاستخدام للموارد والتي تستغرق وقتاً طويلاً.

كيمياء الكم الذكاء الاصطناعي

ومن حيث المبدأ، سيسمح حل معادلة شرودنجر بالتنبؤ بخصائص الجزيئات بناء على ترتيب ذراتها في الفضاء.

ومع ذلك، فإن حل المعادلة صعب للغاية، وقال الباحثون أنه كان من المستحيل إيجاد حل دقيق للجزيئات العشوائية التي أصبح من الممكن حسابها بكفاءة حتى الآن.

وبحسب الباحثين، فقد طوروا طريقة تعلم عميقة لتحقيق مزيج من الدقة والكفاءة الحسابية لم يسبق له مثيل باستخدام الذكاء الاصطناعي، ويقول أحد الباحثين في المشروع أن الفريق يعتقد أن نهجهم يمكن أن يؤثر بشكل كبير على مستقبل كيمياء الكم.

والجدير بالذكر أن واحدة من المبادئ الأساسية لمعادلة شرودنجر وكيمياء الكم بشكل عام هي دالة الموجة، ونحن نعمل ككائن رياضي يحدد تماماً سلوك إلكترونات الجزيئات التي تشكلنا.

بالإضافة إلى ذلك، يتمثل التحدي في أن دالة الموجة هي بناء عالي الأبعاد، ومن الصعب للغاية التقاط جميع الفروق الدقيقة التي تشفر الإلكترونات الفردية وكيف يمكن أن تؤثر على بعضها البعض.

والشبكة العصبية العميقة التي طورها الباحثون هي طريقة جديدة لتمثيل وظائف الموجات للإلكترونات، وقال الفريق أنه بدلاً من اتباع النهج القياسي لتكوين الدالة الموجية من مكونات رياضية بسيطة نسبياً، يمكن للشبكة العصبية الاصطناعية أن تتعلم الأنماط المعقدة لكيفية تواجد الإلكترونات حول النوى الخاصة بجزيئاتها.

كما وأشار فريق الباحثين إلى أن السمة المميزة لدالة الموجة الإلكترونية هي عدم التماثل العالي، فعندما يتم تبادل إلكترونين، يجب أن تغير دالة الموجة إشاراتها، وكان على الفريق بناء الدالة في بنية الشبكة العصبية لنهجهم في العمل، حيث تعرف هذه الميزات باسم مبدأ استبعاد باولي، وهذا هو سبب تسمية الشبكة العصبية باسم "شبكة باولي" (PauliNet).

وتجدر الإشارة إلى أن جهود الدراسة والبحث في الشبكة العصبية المعتمدة على الذكاء الاصطناعي ما زال مستمراً.

موقع سلاش جير