entropia, una misura del disordine molecolare o casualità di un sistema, è fondamentale per comprendere la composizione fisica di un sistema. Nei sistemi fisici complessi, l'interazione degli elementi interni è inevitabile, rendendo il calcolo dell'entropia un compito computazionalmente impegnativo, e spesso poco pratico, compito. La tendenza di una proteina correttamente piegata a disfarsi, Per esempio, può essere previsto utilizzando calcoli di entropia.

Ora, un nuovo studio dell'Università di Tel Aviv propone un modo radicalmente semplice ed efficiente di calcolare l'entropia, e probabilmente esiste sul tuo computer.

"Abbiamo scoperto un modo per calcolare l'entropia utilizzando un algoritmo di compressione standard come il software zip che tutti noi abbiamo sui nostri computer, " spiega il prof. Roy Beck della Scuola di Fisica e Astronomia della TAU. "Oggi i supercomputer vengono utilizzati per simulare il ripiegamento o il ripiegamento errato delle proteine ​​negli stati malati. Il nostro studio ha dimostrato che utilizzando un algoritmo di compressione standard, possiamo fornire nuove informazioni sulle proprietà fisiche di queste proteine ​​calcolando i loro valori di entropia utilizzando un algoritmo di compressione.

"Avere la capacità di calcolare l'entropia soddisfa l'urgente necessità di sfruttare l'incredibile potenza delle simulazioni al computer per affrontare problemi urgenti, problemi tempestivi nella scienza e nella medicina, " aggiunge il prof. Beck.

La ricerca è stata guidata dal Prof. Beck e condotta da TAU Ph.D. studenti Ram Avinery e Micha Kornreich. È stato pubblicato in Lettere di revisione fisica il 22 ottobre.

Secondo il prof. Beck, la ricerca ha infinite applicazioni. Dalle simulazioni biomediche alla ricerca di base condotta in fisica, chimica o scienza dei materiali, il nuovo algoritmo sarebbe semplice da usare su qualsiasi computer.

"Uno studente delle superiori ha usato il nostro concetto per calcolare l'entropia di un sistema fisico complesso:il modello XY, " dice il prof. Beck. "Anche se questo è considerato un problema impegnativo per quanto riguarda l'entropia, lo studente lo ha realizzato con pochissima guida. Ciò dimostra quanto facilmente questo metodo possa essere utilizzato da quasi chiunque per risolvere problemi molto interessanti."

L'idea del metodo computazionale è nata quando gli studenti del Prof. Beck, Avinery e Kornreich, discusso l'entropia dal punto di vista della teoria dell'informazione. Si chiedevano come questa idea potesse funzionare in pratica piuttosto che in teoria.

"Hanno simulato alcuni sistemi fisici standard con valori di entropia che possono confrontare, " dice il prof. Beck. "Presto hanno scoperto che la dimensione del file di dati di simulazione dopo la compressione aumenta e diminuisce proprio come dovrebbe l'entropia prevista. Poco dopo, si sono resi conto che potevano convertire la dimensione del file compresso in un valore utilizzabile:l'entropia fisica. Sorprendentemente, la semplice conversione da loro utilizzata era valida per tutti i sistemi studiati."

I ricercatori stanno attualmente espandendo l'applicazione della loro metodologia a un'ampia e variegata selezione di sistemi.

"Da quando abbiamo iniziato a lavorare e a parlare del nostro lavoro, siamo stati avvicinati da molti ricercatori provenienti da campi molto diversi, chiedendoci di aiutarli a calcolare l'entropia dai loro dati, " conclude il prof. Beck. "Per ora, ci stiamo concentrando sulla simulazione del ripiegamento proteico, un argomento tempestivo e urgente che può beneficiare enormemente della nostra scoperta."