شفقنا افغانستان– پژوهشگران با استفاده از هوش مصنوعی موفق شدند روشهای مختلف مطالعه ساختار مولکولی آب را با یکدیگر مقایسه کنند و دقیقترین آنها را شناسایی کنند؛ دستاوردی که میتواند به درک بهتر یکی از پیچیدهترین و قدیمیترین معماهای علم درباره رفتار غیرعادی آب کمک کند.
به گزارش سرویس ترجمه شفقنا، پژوهشگران دانشگاه اوساکا ژاپن با بهرهگیری از هوش مصنوعی، گام مهمی در مسیر رمزگشایی یکی از بزرگترین معماهای علم درباره آب برداشتهاند؛ معمایی که سالها ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است.
نتایج این پژوهش نشان میدهد هوش مصنوعی توانسته بهترین روش برای توصیف ساختار مولکولی آب فوقسرد را شناسایی کند و چارچوبی یکپارچه برای مطالعه رفتار غیرعادی این ماده فراهم آورد.
چرا آب اینقدر متفاوت است؟
آب برخلاف بیشتر مایعات، هنگام یخ زدن منبسط میشود و حجم آن افزایش مییابد. دانشمندان مدتهاست میدانند این ویژگی به تغییرات ساختار مولکولی آب در دماها و فشارهای مختلف مربوط است، اما تاکنون روش واحدی برای مقایسه مدلهای مختلف توصیف این ساختار وجود نداشت.
این مسئله در شرایط «آب فوقسرد» حتی پیچیدهتر میشود؛ حالتی که آب، در نبود هستههای تشکیل یخ، با وجود سرد شدن به زیر نقطه انجماد همچنان به شکل مایع باقی میماند.
دو حالت متفاوت برای آب
پژوهشگران معتقدند رفتار عجیب آب فوقسرد به رقابت میان دو ساختار متفاوت مایع مربوط است؛ یکی با چگالی بالا (HDL) و دیگری با چگالی پایین (LDL).
مولکولهای آب دائماً در حال تشکیل و شکستن پیوندهای هیدروژنی هستند و با تغییر دما، تعادل میان این دو ساختار نیز تغییر میکند.
نقش هوش مصنوعی
در این پژوهش، محققان یک شبکه عصبی را با دادههای حاصل از شبیهسازیهای دینامیک مولکولی آموزش دادند تا بتواند ۱۶ روش مختلف توصیف ساختار آب را ارزیابی کند.
این سامانه پس از یادگیری الگوهای مولکولی، توانست مشخص کند کدام شاخصها با دقت بیشتری تفاوت میان دو ساختار اصلی آب را در دماهای مختلف نشان میدهند.
به گفته کانگ کیم، نویسنده مسئول مطالعه، پژوهشهای پیشین نشان داده بودند که یادگیری ماشین در طبقهبندی دادههای ساختاری عملکرد مناسبی دارد و هدف این تحقیق نیز استفاده از یک مدل عصبی برای ارزیابی میزان دقت شاخصهای مختلف، مشابه شیوه درک انسان، بوده است.
دستاوردی برای آینده
محققان معتقدند این چارچوب جدید میتواند ارتباط میان ساختار مولکولی آب و ویژگیهای ترمودینامیکی آن را بهتر آشکار کند و در نهایت به توضیح منشأ بسیاری از رفتارهای غیرعادی آب کمک کند.
همچنین این روش میتواند راه را برای توسعه ابزارهای دقیقتر در مطالعه ساختار مولکولی آب و دیگر مواد پیچیده هموار کند.
این خبر را اینجا ببینید.
