Специалисты из Национальной ускорительной лаборатории SLAC объявили о создании нового алгоритма, который позволяет исследовать микромир с исключительной точностью. Данная техника основана на разрушении молекулы с помощью рентгеновского импульса и последующем восстановлении ее структуры с использованием искусственного интеллекта. Результаты работы ученых были опубликованы в журнале Nature Communications.
Ранее исследователям было трудно изучать свободно плавающие молекулы, так как существующие методики требовали их фиксации или усреднения данных по множеству частиц. Новый подход с использованием кулоновского взрыва решает эту задачу. Рентгеновский импульс поражает одиночную молекулу в вакууме, выбивая электроны. В результате оставшиеся положительные ионы моментально рассыпаются и фиксируются детектором. Их скорость и траектория движения дают ученым информацию о первоначальной структуре молекулы.
Долгое время точное восстановление структуры молекул было осложнено вычислительными ограничениями и смещением атомов во время их разлета. Новая модель ИИ, обученная на десятках тысяч симуляций молекулярных взрывов, смогла выявлять закономерности, которые оставались незамеченными при использовании традиционных уравнений. Это позволяет точно определять места химических связей.
В планах исследователей адаптировать алгоритм для работы с более крупными молекулами, в том числе белками. Это даст возможность создавать молекулярные «фильмы», демонстрирующие химические реакции в реальном времени. Ожидается, что данная технология обретет широкое применение в медицине и промышленности. Ранее российские учены также разработали ИИ-модель, учитывающую трехмерную геометрию молекул для более точного предсказания их оптических свойств.