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機(jī)器學(xué)習(xí)助力更好理解水的行為

發(fā)稿時(shí)間:2022-12-20 10:01:15 來(lái)源: 中國(guó)網(wǎng)


(資料圖片)

科技日?qǐng)?bào)北京12月19日電 (記者劉霞)美國(guó)一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》上刊發(fā)論文稱(chēng),他們借助機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)理解水在零下100℃的行為。最新研究不僅能讓科學(xué)家更好地理解水,也為更好地從理論上理解各種物質(zhì)開(kāi)辟了更多途徑。

水是人們最熟悉、接觸最頻繁的物質(zhì)之一,但實(shí)際上它還有很多未解之謎。在過(guò)去30年里,科學(xué)家們從理論上認(rèn)為,當(dāng)冷卻到零下100℃這樣的極低溫度時(shí),水可能會(huì)分離成兩種不同密度的液相,且這兩種液相就像油和水一樣不相容,這可能有助于解釋水的一些奇怪行為,比如其為何會(huì)隨著冷卻而變得不那么致密。

但在實(shí)驗(yàn)室里幾乎不可能研究上述現(xiàn)象,因?yàn)樗谌绱说偷臏囟认潞芸炀蜁?huì)結(jié)晶成冰。在本研究中,美國(guó)佐治亞理工學(xué)院和普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家求助于機(jī)器學(xué)習(xí)模型,發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)有力的計(jì)算證據(jù),支持水的液—液相變。

研究人員在超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了分子模擬。他們分析了水分子如何移動(dòng),并在不同水溫和壓力下表征了液體結(jié)構(gòu),模擬了高密度和低密度液體之間的相分離。他們還使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法計(jì)算了水分子之間相互作用的能量,該模型執(zhí)行計(jì)算的速度明顯快于傳統(tǒng)技術(shù),從而使模擬能更有效地進(jìn)行。

測(cè)試的一些條件非常極端,這些條件并不天然存在于地球上,但可能存在于太陽(yáng)系的各種水環(huán)境——從木衛(wèi)二海洋到彗星中心的水中。因此,這些發(fā)現(xiàn)也可幫助研究人員更好地解釋和預(yù)測(cè)水的奇怪和復(fù)雜的物理化學(xué)特性,為水在工業(yè)過(guò)程中的使用提供更有意義的信息,也有助科學(xué)家開(kāi)發(fā)出更好的氣候模型。

研究人員指出,這是第一次能夠以這種精度研究水的相變,機(jī)器學(xué)習(xí)方法可擴(kuò)展到研究其他難以模擬的材料(如聚合物)和化學(xué)反應(yīng)等復(fù)雜現(xiàn)象。

來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

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作者:劉霞

責(zé)任編輯:馮崢

標(biāo)簽: 機(jī)器學(xué)習(xí) 科技日?qǐng)?bào) 研究人員

責(zé)任編輯:mb01

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