Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Нейросети помогли понять сложное взаимодействие электронов
Ученые из Центра технологий материалов Сколтеха продемонстрировали работоспособность нейросетевого метода для создания точного обменно-корреляционного функционала, который является центральным компонентом в теории функционала плотности — основном численном методе физики конденсированного состояния и квантовой химии. С его помощью рассчитывают базовые свойства материалов и молекул, например, при поиске новых материалов и лекарств. В числе таких свойств реакционная способность соединений, прочность, зонная структура и другие.
Исследование, в котором представлена перспективная архитектура нейросети и ее анализ, опубликовано в Scientific Reports. Движение электронов в материи описывается многоэлектронным уравнением Шредингера и определяет свойства, связанные с электронной структурой. Например, химическая связь (основное понятие в химии) как раз и представляет собой сложное коррелированное движение электронов, происходящее по законам квантовой механики.
Концептуальная проблема многоэлектронного уравнения Шредингера такова: хотя его достаточно просто выписать, аналитического решения пока не найдено, а численное решение является крайне сложной и комплексной задачей. Одним из основных методов является метод среднего поля (плотности), в котором сложное взаимодействие электронов друг с другом описывается эффективным потенциалом.
«В теории функционала плотности используется упрощение: вместо отдельных электронов рассматривается электронное облако с некоторой локальной плотностью», — рассказывает первый автор исследования, инженер-исследователь Сколтеха Александр Рябов.
«Однако в этой теории есть одна величина, точное значение которой неизвестно, — продолжает ученый. — Она называется обменно-корреляционным функционалом, и до недавнего времени ее аппроксимировали аналитически: коэффициенты в функциональной форме находили без использования нейросетей, на основании набора известных физических принципов. Наш же метод впервые использует для этого двухкомпонентную нейросеть. Нейросети как таковые применяются для этой задачи особенно активно на протяжении последних нескольких лет, но мы первопроходцы этой области в России».
По словам исследователей, основное новшество их подхода — применение двухстадийного метода обучения: сначала обучается одна нейросеть, после чего ее веса замораживаются и обучается вторая.
«В предыдущих работах нейросетью аппроксимировали обменно-кореляционный функционал, после чего необходимо было брать вычислительно затратные производные, чтобы получить соответствующий обменно-корреляционный потенциал. Такие производные зачастую сложно вычислить с хорошей точностью с применением нейросети. В нашей работе двухкомпонентная сеть одновременно аппроксимирует и потенциал, и функционал. Брать тяжелые производные не нужно, и вычислительная нагрузка снижается», — рассказывает старший научный сотрудник Сколтеха Петр Жиляев.
«Для реализации всех поставленных экспериментов в нашей статье мы внедрили нейросеть в программный пакет квантовой химии Octopus. Также мы изучили, как на процесс обучения влияют несамосогласованные плотности. После добавления таких плотностей в обучающую выборку мы отметили улучшение работы на тех молекулах, на которых нейросеть прежде давала наихудшие результаты», — дополняет Рябов.
Telegram 
Дзен 
VK Ледяной гигант Уран давно привлекает внимание экстремальным наклоном и самой холодной атмосферой в Солнечной системе. Тем не менее ученые подозревали, что он производит собственное тепло. Теперь данные измерений показали, что это действительно так.
В двойственных, или обратимых, изображениях зритель может увидеть разные объекты в зависимости от того, на каких деталях концентрируется его внимание. Среди известных примеров таких рисунков — иллюзия «кролик-утка», сочетающая двух животных, и обратимая ваза (или ваза Рубина), которая может казаться двумя силуэтами лиц, если сосредоточиться на фоне. В соцсетях и популярных СМИ часто публикуют подобные картинки, утверждая, что по тому, какое изображение человек видит в первую очередь, можно судить о его личностных чертах и особенностях мышления. Двое психологов из Великобритании недавно проверили, так ли это на самом деле.
Из всех геологических эпох плиоцен и ранний плейстоцен наиболее похожи на возможное будущее Земли, если глобальное потепление продолжится. Неудивительно, что ученые стремятся узнать больше о видовом разнообразии того периода. До недавнего времени они могли изучать только следы генома пыльцы и крупных окаменелостей. Решением проблемы стал метод анализа eDNA — генетического материала из продуктов жизнедеятельности, сохраняющегося в осадочных породах. Недавно он помог реконструировать экосистему геологической формации Кап-Кёбенхавн на Севере Гренландии, возникшую два миллиона лет назад при средней температуре на 10 градусов выше современной. Теперь ученые исследовали микроорганизмы оттуда и обнаружили поразительное сходство с современными болотными угодьями.
Исследователи из Южной Кореи и Канады нашли новое объяснение «парадоксу счастья». Они обнаружили, что попытки стать счастливее приводят к противоположному результату, потому что истощают систему самоконтроля.
Сегодня, 2 марта 2025 года, аппарат Blue Ghost, построенный техасской компанией Firefly Aerospace, мягко прилунился в Море Кризисов. До сих пор все попытки частных аппаратов сделать это заканчивались не вполне удачно.
Пон Джун‑хо вновь удивил мир кино своим последним проектом «Микки 17», представленным вне конкурса на 75‑м Берлинском кинофестивале. Эта третья англоязычная работа режиссера после «Сквозь снег» и «Окчи» успела привлечь внимание критиков благодаря гармоничному сочетанию научной фантастики, социальной сатиры и черного юмора.
Пролетевший через Солнечную систему в 2017 году астероид Оумуамуа произвел неизгладимое впечатление в том числе своей беспрецедентно вытянутой формой. Астрономы попытались рассчитать, как он мог стать таким и почему в Солнечной системе мы не наблюдаем ничего подобного.
Астрономы обнаружили, что почти треть всех наблюдаемых галактик во Вселенной объединены в пять самых широкомасштабных структур — галактические сверхскопления. На составленной учеными трехмерной карте одно особенно выделяется своими рекордными размерами: простирается на миллиард с лишним световых лет.
Европейские палеонтологи изучили исключительно сохранившийся скелет плезиозавра из юрского периода, обнаруженный в Германии еще в 1940 году. Тогда ископаемую рептилию спрятали от разрушений войны в музей, а через 80 лет выяснилось, что на теле древнего животного остались мягкие ткани — кожа с уцелевшими клеточными ядрами и чешуйки. Новые данные дополняют представление о внешнем виде плезиозавров, живших больше 180 миллионов лет назад.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно