Инфракрасная спектроскопия — один из самых ценных экспериментальных методов, позволяющих понять мир молекул. Инфракрасные спектры — это химические отпечатки пальцев, которые предоставляют информацию о составе и свойствах веществ и материалов. Во многих случаях эти спектры очень сложны — подробный анализ делает необходимым компьютерное моделирование.
Хотя квантово-химические расчеты в принципе позволяют чрезвычайно точно предсказывать инфракрасные спектры, их применимость на практике затруднена из-за связанных с ними больших вычислительных затрат. По этой причине надежные инфракрасные спектры можно рассчитать только для относительно небольших химических систем.Международная группа исследователей под руководством Филиппа Маркетанда с химического факультета Венского университета теперь нашла способ ускорить эти симуляции с помощью искусственного интеллекта.
Для этого используются так называемые искусственные нейронные сети, математические модели человеческого мозга. Они могут изучить сложные квантово-механические взаимосвязи, необходимые для моделирования инфракрасных спектров, используя лишь несколько примеров. Таким образом, ученые могут проводить моделирование в течение нескольких минут, что в противном случае заняло бы тысячи лет даже с современными суперкомпьютерами — без ущерба для надежности. «Теперь мы можем, наконец, смоделировать химические проблемы, которые нельзя было решить с помощью методов моделирования, которые использовались до сих пор», — говорит Майкл Гастеггер, первый автор исследования.
Основываясь на результатах этого исследования, исследователи уверены, что их метод предсказания спектров будет широко использоваться при анализе экспериментальных инфракрасных спектров в будущем.