Новую версию алгоритма, разработанную российскими учеными USPEX 25 год уже называют поворотным моментом в научном прогрессе. Алгоритм отличается простотой применения и совместим с любым ноутбуком, позволяя проводить вычисления, которые ранее были доступны только на суперкомпьютерах. В частности, USPEX новая версия программы значительно упростит работу химиков: теперь, благодаря искусственному интеллекту, расчеты, которые ранее выполнялись вручную и требовали значительных затрат времени, можно будет проводить гораздо быстрее.
Как именно USPEX 25 будет способствовать химическим исследованиям, рассказал изданию «Научная Россия Степан Николаевич Калмыков, доктор химических наук, академик и вице-президент РАН, научный руководитель химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова отметил, что ключевым этапом любого исследования является молекулярное моделирование и прогнозирование характеристик и строения различных веществ. Если ранее эти процессы осуществлялись вручную, то алгоритм USPEX 25 позволит создавать модели любых структур, используя искусственный интеллект.
«Химия неизбежно связана с выяснением строения различных соединений. Методы, применяемые для этого, такие как рентгенофазовый анализ и рентгеноструктурный анализ, давно стали стандартными процедурами. Они включают в себя проведение тысяч экспериментальных измерений. Изучение структуры необходимо каждому химику. Поэтому любые способы, которые могут облегчить процесс прогнозирования, представляют собой крайне важную задачу», — рассказал С.Н. Калмыков.
Существуют также сочетания химических элементов, формирование которых возможно лишь при экстремально высоких температурах или давлении. Для проведения таких экспериментов необходимы специальные условия, зачастую весьма сложные в реализации. К примеру, в области ядерных исследований требуется нагрев до нескольких сотен градусов в условиях интенсивного радиационного воздействия в активной зоне реактора, чтобы определить, какие структуры окажутся наиболее стабильными в подобных условиях. Теперь все это можно моделировать с помощью обычных компьютерных расчетов.
«Теоретическая возможность предсказания подобных структур значительно упрощает работу экспериментатора. Обеспечить экстремальные состояния вещества в лабораторных условиях не всегда представляется возможным, однако моделирование доступно. Совместить получение определённой структуры или фазы с её исследованием не всегда удаётся, особенно при работе с высокими давлениями и температурами, поскольку в таких условиях фазы оказываются неустойчивыми. Предсказание структуры в разнообразных условиях – это важная информация С.Н. Калмыков.
По словам ученого, USPEX 25 также нашел применение в ядерной медицине, в частности, для терапии онкологических заболеваний. Один из таких методов – радионуклидная терапия, при которой в организм пациента вводят радиоактивные вещества, уничтожающие злокачественную опухоль изнутри. Для этого требуется молекула-транспортер, которая обеспечит адресную доставку радионуклида непосредственно в опухоль, а также комплекс, присоединяющий радионуклид к этой молекуле-транспортеру. Для эффективной работы необходимо знать структуру как самой молекулы, так и соединительного комплекса. С помощью алгоритма USPEX 25 ученые смогут не рассматривать множество альтернативных вариантов, а целенаправленно искать структуры, способные формироваться в определенных условиях.
Материал создан при содействии Министерства науки и высшего образования Российской Федерации
Фотография: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»