L'intelligenza artificiale può essere utilizzata per prevedere le funzioni delle onde molecolari e le proprietà elettroniche delle molecole. Questo innovativo metodo di intelligenza artificiale sviluppato da un team di ricercatori dell'Università di Warwick, l'Università tecnica di Berlino e l'Università del Lussemburgo, potrebbe essere utilizzato per accelerare la progettazione di molecole di farmaci o nuovi materiali.

L'intelligenza artificiale e gli algoritmi di apprendimento automatico vengono utilizzati abitualmente per prevedere il nostro comportamento di acquisto e per riconoscere i nostri volti o la scrittura a mano. Nella ricerca scientifica, L'intelligenza artificiale si sta affermando come uno strumento cruciale per la scoperta scientifica.

In chimica, L'intelligenza artificiale è diventata fondamentale per prevedere i risultati di esperimenti o simulazioni di sistemi quantistici. Per realizzare questo, L'intelligenza artificiale deve essere in grado di incorporare sistematicamente le leggi fondamentali della fisica.

Un team interdisciplinare di chimici, fisici, e scienziati informatici guidati dall'Università di Warwick, e compresa l'Università tecnica di Berlino, e l'Università del Lussemburgo hanno sviluppato un algoritmo di apprendimento automatico profondo in grado di prevedere gli stati quantistici delle molecole, le cosiddette funzioni d'onda, che determinano tutte le proprietà delle molecole.

L'IA raggiunge questo obiettivo imparando a risolvere le equazioni fondamentali della meccanica quantistica, come mostrato nel loro articolo "Unificare l'apprendimento automatico e la chimica quantistica con una rete neurale profonda per le funzioni d'onda molecolari, " pubblicato in Comunicazioni sulla natura .

Risolvere queste equazioni in modo convenzionale richiede enormi risorse di calcolo ad alte prestazioni (mesi di tempo di calcolo) che è tipicamente il collo di bottiglia per la progettazione computazionale di nuove molecole appositamente costruite per applicazioni mediche e industriali. L'algoritmo AI di nuova concezione può fornire previsioni accurate in pochi secondi su un laptop o un telefono cellulare.

Il dottor Reinhard Maurer del Dipartimento di Chimica dell'Università di Warwick afferma:"Questo è stato uno sforzo congiunto di tre anni, che ha richiesto conoscenze informatiche per sviluppare un algoritmo di intelligenza artificiale sufficientemente flessibile da catturare la forma e il comportamento delle funzioni d'onda, ma anche il know-how di chimica e fisica per elaborare e rappresentare i dati della chimica quantistica in una forma gestibile dall'algoritmo".

Il team si è riunito durante un programma di borse di studio interdisciplinare di tre mesi presso l'IPAM (UCLA) sul tema dell'apprendimento automatico nella fisica quantistica.

Il prof. Dr. Klaus Robert-Muller dell'Istituto di ingegneria del software e informatica teorica presso l'Università tecnica di Berlino afferma:"Questo lavoro interdisciplinare è un progresso importante in quanto dimostra che, I metodi di intelligenza artificiale possono eseguire in modo efficiente gli aspetti più difficili delle simulazioni molecolari quantistiche. Entro i prossimi anni, I metodi di intelligenza artificiale si affermeranno come parte essenziale del processo di scoperta nella chimica computazionale e nella fisica molecolare".

Il professor Dr. Alexandre Tkatchenko del Dipartimento di fisica e ricerca sui materiali dell'Università del Lussemburgo afferma:"Questo lavoro consente un nuovo livello di progettazione dei composti in cui le proprietà elettroniche e strutturali di una molecola possono essere sintonizzate simultaneamente per ottenere i criteri di applicazione desiderati".