Представленную российскими учеными новую версию алгоритма USPEX 25 уже называют «революцией в науке». Алгоритм достаточно прост в использовании и работает на любом ноутбуке, с его помощью можно производить вычисления, для которых раньше требовался суперкомпьютер. В частности, USPEX 25 сильно облегчит жизнь химикам: расчеты, которые раньше делались вручную и отнимали много времени, теперь можно будет производить с помощью искусственного интеллекта.
О том, как именно USPEX 25 поможет в химических исследованиях, «Научной России» рассказал Степан Николаевич Калмыков, доктор химических наук, академик и вице-президент РАН, научный руководитель химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. По его словам, важная часть любого исследования — это молекулярное моделирование, предсказание свойств и структур различных соединений. Если раньше это делалось вручную, то алгоритм USPEX 25 позволит смоделировать любую структуру с помощью искусственного интеллекта.
«Химия всегда так или иначе связана с определением структуры каких-то веществ. Те методы, которые для этого используются — прежде всего рентгенофазовый анализ, рентгеноструктурный анализ — являются абсолютно рутинными. Это тысячи измерений, которые делаются экспериментально. При этом изучение структуры — это то, что необходимо абсолютно любому химику. Поэтому все, что может упростить алгоритм предсказания, является очень важным делом», — рассказал С.Н. Калмыков.
Есть и такие комбинации химических элементов, которые можно реализовать только при очень высокой температуре или давлении. Чтобы провести такой эксперимент, требуются определенные условия, часто довольно сложно реализуемые. Например, в ядерных исследованиях нужно произвести нагрев до нескольких сот градусов при высоких радиационных полях в активной зоне реактора и понять, какие структуры будут наиболее устойчивы в таких условиях. Теперь все это можно делать с помощью простых компьютерных вычислений.
«Возможность теоретического предсказания таких структур очень сильно облегчает жизнь экспериментатору. Если требуются экстремальные состояния вещества, далеко не всегда мы можем обеспечить это в лаборатории. А промоделировать можем. Эксперимент по получению той или иной структуры и фазы далеко не всегда можно соединить с исследованием этой фазы — опять же, если мы говорим о высоких давлениях и температурах. В этом случае фазы неустойчивые. А предсказание структур в самых разных условиях является ключевой информацией», — отметил С.Н. Калмыков.
Также, по словам ученого, USPEX 25 можно будет применять в ядерной медицине — в частности, при лечении онкологических заболеваний. Существует такой метод, как радионуклидная терапия, когда в организм пациента вводятся радиоактивные вещества, разрушающие злокачественную опухоль изнутри. Для этого нужна молекула-транспортер, которая обеспечит «адресную» доставку радионуклида в опухоль, а также комплекс, который присоединит радионуклид к этому транспортеру. И, конечно, чтобы все сработало как надо, необходимо знать структуру как самой молекулы, так и соединительного комплекса. Благодаря алгоритму USPEX 25 ученые могут не перебирать различные варианты, а целенаправленно искать структуры, которые могут образовываться в заданных условиях.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»
