Một thuật toán AI có thể “học” cơ học lượng tử
Trí tuệ nhân tạo có thể được sử dụng để dự đoán các hàm sóng của phân tử và các đặc tính điện tử của phân tử. Phương pháp AI mang tính đổi mới sáng tạo này do một nhóm các nhà nghiên cứu ở trường đại học Warwick, đại học Kỹ thuật Berlin và trường đại học Luxembourg phát triển. Nó có thể được dùng để tăng tốc độ thiết kế các phân tử thuốc hoặc các vật liệu mới.
Trí tuệ nhân tạo và các thuật toán học máy đều được sử dụng để dự đoán các hành vi mua bán của chúng ta và ghi nhận các khuôn mặt hoặc chữ viết tay. Trong nghiên cứu khoa học, trí tuệ nhân tạo như một công cụ thiết yếu cho khám phá khoa học.
Ví dụ với hóa học, AI đã trở thành một công cụ hữu ích trong dự đoán kết quả của các thí nghiệm hoặc các mô phỏng của các hệ lượng tử. Để đạt được điều này, AI cần được trao khả năng tích hợp một cách hệ thống với những quy luật cơ bản của vật lý.
Nhóm nghiên cứu liên ngành hóa học, vật lý và khoa học máy tính do các nhà nghiên cứu trường đại học Warwick dẫn dắt đã phát triển một thuật toán học sâu có thể dự đoán các trạng thái lượng tử của các phân tử, vẫn được gọi là các hàm sóng, vốn có thể xác định được tất cả các đặc tính của phân tử.
AI này đạt được mục tiêu đó bằng việc học cách giải các phương trình cơ bản của cơ học lượng tử, được nhóm nghiên cứu này miêu tả trong công bố “Unifying machine learning and quantum chemistry with a deep neural network for molecular wavefunctions” (Hợp nhất học máy và hóa lượng tử với một mạng thần kinh sâu cho các hàm sóng phân tử), được xuất bản trên tạp chí Nature Communications.
Giải các phương trình này theo cách thông thường đòi hỏi những máy tính hiệu năng cao (có thể giải quyết vấn đề mà máy tính thông thường mất vài tháng), vốn là các “nút thắt cổ chai” đối với thiết kế về mặt tính toán của những phân tử được xây dựng cho mục tiêu mới đề ra cho các ứng dụng y học và công nghiệp. Thuật toán AI mới phát triển này có thể đem lại những dự đoán chính xác trong vòng vài giây ngay trên máy tính xách tay hoặc điện thoại di động.
TS. Reinhard Maurer của Khoa Hóa trường đại học Warwick nói, “Đây là nỗ lực hợp tác cùng giải quyết vấn đề trong vòng ba năm, vốn đòi hỏi phải nắm được know-how trong ngành khoa học máy tính để phát triển thuật toán AI đủ khả năng nắm bắt hình thù và hành xử của các hàm sóng cũng như know-how trong hóa học và vật lý để tái hiện dữ liệu hóa lượng tử trong một hình thức mà thuật toán đó có thể quản lý được”.
Nhóm nghiên cứu này hình thành trong một chương trình học bổng kéo dài ba tháng về chủ đề học máy trong vật lý lượng tử tại IPAM (UCLA).
Giáo sư Klaus Robert-Muller của Viện nghiên cứu Kỹ thuật phần mềm và Khoa học máy tính lý thuyết của trường đại học Berlin nói, “công việc nghiên cứu liên ngành này là một quá trình quan trọng để chứng tỏ rằng các phương pháp AI có thể hoạt động hiệu quả ở những khía cạnh phức tạp nhất của mô phỏng phân tử lượng tử. Trong vài năm tới, các phương pháp AI sẽ hình thành cho chính nó như một phần thiết yếu của quá trình khám phá trong lĩnh vực hóa tính toán và vật lý phân tử”.
Giáo sư Alexandre Tkatchenko của Khoa Vật lý và nghiên cứu vật liệu trường đại học Luxembourg cho rằng, “công trình này đưa đến một đẳng cấp mới về thiết kế hợp chất, nơi các đặc tính cấu trúc và điện tử của một phân tử có thể được mô phỏng để tạo ra những vật liệu ứng dụng như mong muốn”.
Thanh Phương dịch
Nguồn: https://techxplore.com/news/2019-11-artificial-intelligence-algorithm-laws-quantum.html
