Nel futuro, gli scienziati dei materiali utilizzeranno un software avanzato per specificare le proprietà che desiderano e un programma fornirà una scelta di composti chimici ottimizzati.

Dott. B. Christopher Rinderspacher, un chimico teorico con l'US Army Research Laboratory, ha recentemente pubblicato un documento che descrive il processo di utilizzo della matematica per progettare composti chimici riducendo la complessità e sfruttando l'apprendimento automatico.

"Ciò che fa è in realtà aprire il numero potenziale di composti, " Disse Rinderspacher.

La ricerca di composti chimici con proprietà particolarmente utili è come trovare un ago in un pagliaio, Egli ha detto. Nel passato, i chimici cercherebbero in base a un quadro stabilito e spesso trovano nuove combinazioni in modo incostante.

"Il problema è che non trovi mai nulla di veramente nuovo o sorprendente perché quello che vogliamo è qualcosa che infrange la norma, " ha detto. "Se rimaniamo all'interno dei nostri schemi di pensiero - schemi di pensiero convenzionali - non troveremo mai materiali di rottura".

I progressi nella scienza dei materiali si tradurranno in più forti, armature o equipaggiamenti più leggeri per un Soldato del futuro. Questo si allinea con le priorità di modernizzazione dell'esercito che cercano fuochi di precisione a lungo raggio, nuova generazione di veicoli da combattimento, future piattaforme di sollevamento verticale e letalità del soldato. La scienza dei materiali giocherà un ruolo enorme nella realizzazione dell'esercito del futuro, hanno detto i funzionari.

"La scienza di solito funziona camminando fino alla frontiera di ciò che sappiamo e curiosando, " ha detto. "Dove troviamo qualcosa di nuovo e interessante?"

Introducendo un nuovo percorso di scoperta, Rinderspacher spera di indirizzare i chimici nella giusta direzione utilizzando un approccio matematico. Usando le cosiddette distribuzioni di cariche nucleari, ha sviluppato un quadro teorico generale per trovare i composti chimici che sta cercando.

Il percorso convenzionale per scoprire nuovi composti chimici è "lungo e noioso, " ha detto. "Se dovessimo andare dove volevamo, in termini di tutte le possibili sostanze chimiche senza alcuna restrizione che non sia inerente al tuo problema, saresti in grado di accedere a tutto."

Il tasto, Egli ha detto, sta escogitando un modo per ottimizzare le cosiddette "funzioni di densità di probabilità nello spazio chimico".

Nei prossimi tre-cinque anni, Rinderspacher ha detto che spera di incorporare l'apprendimento automatico con i suoi algoritmi per fornire una soluzione e restringere i parametri di ricerca per nuovi composti chimici.

Il Giornale di Chimica Matematica , noto per il suo "originale, risultati matematici chimicamente importanti" utilizzando metodologie matematiche non di routine, pubblicato l'articolo di Rinderspacher.

Rinderspacher ha perseguito questa linea di ricerca dal gennaio 2009. È stato allora che è arrivato al laboratorio come borsista post-dottorato dopo aver conseguito il dottorato all'Università della Georgia. Un autoproclamato risolutore di enigmi, ha detto che è guidato dalla ricerca di soluzioni efficienti.

"So che alcune persone sono davvero guidate dall'applicazione che sarà alla fine, ma per me farlo funzionare è abbastanza affascinante, " ha detto. "Mi piace guardare il problema e poi capire, 'Quanti altri problemi sono così e possono essere risolti allo stesso modo?'"

L'attività della matematica è pensare a generalizzare le cose, organizzare le idee e mostrare cosa funziona e cosa non funziona, Egli ha detto.

"La matematica giusta ti porterà lì, " ha detto. "È il pensiero matematico - fuori dagli schemi - che sto cercando di abilitare".