Ученые десятилетиями подозревали, что вода ведет себя как две разные жидкости. Более плотная и менее плотная формы постоянно меняются местами на молекулярном уровне. Доказать это экспериментально долго не удавалось. Теперь ученые из Городского университета Гонконга с помощью искусственного интеллекта заявили, что нашли молекулярные подтверждения этого явления.
Изображение: Live Science
Физикохимик Сяо Чэн Цзэн изучает воду с конца 1990-х годов. Гипотеза о двух состояниях привлекла его внимание примерно в 2006 году, но долгое время он откладывал исследование, считая его слишком сложным. В 2016 году появились экспериментальные данные о том, что переохлажденная вода может расщепляться на формы с высокой и низкой плотностью.
Около двух с половиной лет назад Цзэн передал проблему своему коллеге Ливэнь Ли. Вместо традиционных подходов Ли предложил использовать неконтролируемое глубокое обучение. Искусственный интеллект выявлял закономерности в данных без указания, что именно искать.
Команда провела масштабные симуляции молекулярной динамики. Они отслеживали движение сотен тысяч молекул воды и сгенерировали десятки миллионов точек данных. На обработку ушло примерно полтора года. Без использования ИИ аналогичный анализ занял бы около десяти лет.
Искусственный интеллект выделил несколько ключевых переменных, которые точно описывают переход молекул от более плотной структуры к менее плотной и обратно. Специалисты построили график, показывающий форму этого преобразования.
Оказалось, что механизм превращения одной структуры в другую зависит от условий. Чаще всего для этого требуется преодолеть один энергетический барьер. Однако вблизи точки замерзания молекулы могут пойти по более сложному пути с тремя барьерами.
Сейчас команда разрабатывает более совершенную модель машинного обучения для подтверждения результата. Для экспериментального подтверждения потребуются новые высокочувствительные методы. Понимание структуры воды важно для биологии и фармацевтики, поскольку большинство процессов в клетках протекает в водной среде.
Читайте далее на сайте
Доля смартфонов с GenAI вырастет до 52% к 2027 году
В Швейцарии зафиксировали сокращение вакансий для начинающих специалистов из-за ИИ
OpenAI представила первый собственный ИИ-чип, разработанный совместно с Broadcom
Qualcomm поможет китайской компании ByteDance в разработке специализированных микросхем
В Китае планируют активнее подключать ИИ-инфраструктуру к экологически чистой энергии