24 Giugno 2024

La Russia ha creato il più grande database al mondo sulla chimica quantistica

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Accelererà la creazione di sistemi di intelligenza artificiale per lo sviluppo di nuovi materiali e farmaci.

I ricercatori russi hanno preparato e reso disponibile al pubblico il più grande database al mondo sulla chimica quantistica, che accelererà la creazione di sistemi di intelligenza artificiale per lo sviluppo di nuovi materiali e farmaci. Lo ha reso noto giovedì il servizio stampa dell’Istituto di Intelligenza Artificiale AIRI.

Per rendere onnipresente l’applicazione dei metodi di intelligenza artificiale nella chimica quantistica, la comunità scientifica ha bisogno di dati più specializzati. Per risolvere questo problema, gli scienziati dell’AIRI, con il supporto dei colleghi di Skoltech e dell’Accademia delle Scienze, hanno raccolto dati sulle proprietà quantistiche e la disposizione tridimensionale degli atomi in più di un milione di molecole simili nella struttura ai farmaci.

I calcoli di chimica quantistica sono uno dei compiti più difficili per i computer classici. Negli ultimi anni, matematici e fisici hanno cercato di aggirare questi problemi con due diversi approcci. All’interno di uno di essi, si prevede che tali calcoli vengano eseguiti con l’ausilio di computer quantistici e, nell’ambito del secondo, con l’ausilio di reti neurali.

Un gruppo di ricercatori russi guidati da Artur Kadurin, capo del gruppo scientifico “Deep Learning in Life Sciences” dell’Istituto AIRI, ha richiamato l’attenzione sul fatto che tutti i sistemi di machine learning esistenti in grado di risolvere problemi di chimica quantistica apprendono e calcolano le proprietà di un piccolo insieme di molecole, che è fortemente limita la loro applicabilità pratica.

Gli specialisti dell’AIRI Institute, Skoltech e della filiale di San Pietroburgo dell’Istituto matematico Steklov (POMI) dell’Accademia delle scienze russa hanno sviluppato il più grande database al mondo che include informazioni sulle proprietà quantistiche e sulla disposizione tridimensionale degli atomi in più di 1,004 milioni di molecole di farmaci e loro analoghi.

I dati su oltre 5 milioni di variazioni spaziali di queste molecole, così come le loro proprietà, sono stati pubblicati (e sono di pubblico dominio) sul sito DataHub, specializzato nell’archiviazione di materiali di partenza per l’apprendimento automatico. Oltre al database stesso, gli scienziati russi hanno incluso quattro diversi approcci al set che hanno preparato che consentono loro di prevedere la distribuzione degli atomi nelle molecole, oltre a due modelli di rete neurale per i calcoli di chimica quantistica.

Chimica quantistica delle reti neurali

La complessità dei calcoli di chimica quantistica è dovuta al fatto che gli algoritmi esistenti per tali calcoli consentono di calcolare il comportamento solo delle sostanze più semplici, poiché la complessità di questi calcoli cresce esponenzialmente con l’aggiunta di ogni nuovo elettrone coinvolto nelle reazioni chimiche .

Questi problemi sono stati recentemente risolti dagli specialisti della società britannica DeepMind e dai loro colleghi fisici statunitensi. Sono riusciti a creare la rete neurale DM21, che è in grado di calcolare le proprietà e la forma di alcune molecole semplici e complesse. Allo stesso tempo, alcuni scienziati russi e stranieri oggi dubitano che DM21 “capisca” le leggi della meccanica quantistica e sarà in grado di risolvere correttamente problemi più complessi di chimica quantistica.

/TASS

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