מדענים מפתחים שיטת מחשב-למידה כדי לחזות את התנהגות המולקולות

Paradise or Oblivion (יולי 2019).

Anonim

צוות מחקר בינלאומי בין-תחומי של מדענים פיתח שיטה של ​​לימוד מכונה המנבאת התנהגות מולקולארית, פריצת דרך שיכולה לסייע בפיתוח תרופות ובתכנון מולקולות חדשות שניתן להשתמש בהן כדי לשפר את הביצועים של טכנולוגיות סוללות חדשות, תאים סולריים, ותצוגות דיגיטליות.

היצירה מופיעה בכתב העת Nature Communications.

"על ידי זיהוי דפוסי התנהגות מולקולארית, האלגוריתם הלומד או" המכונה "שיצרנו בונים בסיס ידע על אינטראקציות אטומיות בתוך מולקולה ולאחר מכן מתבססים על מידע זה כדי לחזות תופעות חדשות", מסביר מארק טוקרמן מאוניברסיטת ניו יורק, פרופסור לכימיה ואת המתמטיקה ואת אחד המחברים העיקריים של הנייר.

הסופרים העיקריים האחרים של העיתון היו קלאוס-רוברט מולר מ- Technische Universität (TUB) של אוניברסיטת ברלין, וקירון בורקה מאוניברסיטת קליפורניה.

העבודה משלבת חידושים בלמידה מכונה עם פיסיקה וכימיה. גישות מונחות נתונים, במיוחד בתחום הלמידה של מכונה, מאפשרות למכשירים רגילים ללמוד אוטומטית מתוך נתוני מדגם מוגבלים, ולאחר מכן לפעול על מידע קלט חדש. גישות אלה שינו את האופן שבו אנו מבצעים משימות נפוצות כמו חיפוש מקוון, ניתוח טקסט, זיהוי תמונות ותרגום לשפה.

בשנים האחרונות חלה התפתחות בתחום מדעי הטבע, תוך התמקדות בהנדסה, במדעי החומרים ובעיצוב המולקולרי. עם זאת, גישות של למידה ממוחשבת בתחומים אלה לא בדקו בדרך כלל את יצירת המתודולוגיות - כלים שיכולים לקדם את המדע בדרכים שכבר הושגו בתחום הבנקאות ובטיחות הציבור.

צוות המחקר יצר מכונה אשר יכולה ללמוד אינטראקציות אינטרטומיות מורכבות, אשר בדרך כלל נקבעו על ידי חישובים מכניים קוונטיים מורכבים, מבלי לבצע חישובים מורכבים כאלה.

בבניית המכונה שלהם, החוקרים יצרו מדגם קטן של המולקולה שרצו ללמוד כדי להכשיר את האלגוריתם ולאחר מכן השתמשו במכונה כדי לדמות התנהגות כימית מורכבת בתוך המולקולה. כדוגמא ממחישה, הם בחרו בתהליך כימי המתרחש בתוך מולקולה פשוטה הידועה בשם malonaldehyde. כדי לשקול את יכולת הקיום של הכלי, הם בחנו כיצד מחשב ניבא את ההתנהגות הכימית ולאחר מכן השווה את התחזית שלהם עם ההבנה הכימית הנוכחית שלנו של המולקולה. התוצאות הראו עד כמה יכול המכשיר ללמוד מהנתונים המוגבלים שנמסרו לו.

"עכשיו הגענו ליכולת לא רק להשתמש ב- AI כדי ללמוד מהנתונים, אבל אנחנו יכולים לבחון את מודל ה- AI כדי לקדם את ההבנה המדעית שלנו ולהשיג תובנות חדשות", אומר קלאוס-רוברט מולר, פרופסור ללמידה במכונות באוניברסיטת הטכניון בברלין.

סרטון המציג, לראשונה, תהליך כימי, שעוצב על ידי לימוד מכונה - פרוטון העובר בתוך מולקולת המלונאלדהיד - ניתן לראות כאן: wp.nyu.edu/tuckerman_group/res … ch / machine-learning /.

menu
menu