Искусственный интеллект научили управлять отдельными атомами для создания наноструктур. Исследователи из Финского центра искусственного интеллекта FCAI и Университета Аалто разработали систему ИИ на основе глубокого обучения с подкреплением, которая может управлять крошечными «пинцетами» и собирать материалы из отдельных атомов.

Создание новых материалов атом за атомом, а не с помощью традиционных химических методов синтеза, может выявить интересные свойства, связанные со сверхпроводимостью или квантовыми состояниями, считают ученые. С помощью своего метода ученым удалось собрать звездообразную решетку из отдельных атомов серебра в очень холодной вакуумной камере.

Формирование точно заданной структуры похоже на перемещение шариков по китайской шашечной доске, отмечают ученые, только в этом случае вместо рук работают крошечные «пинцеты», управляемые ИИ, которые захватывают и перетаскивают каждый атом на место.

Принципы работы манипулятора. Изображение: I-Ju Chen et al., Nature Communications

Традиционно обучение с подкреплением используется в видеоиграх или шахматах. Это система, при которой ИИ взаимодействует с реальной средой или моделью. В ходе обучения ИИ методом проб и ошибок пытается добиться нужного результата при этом за правильные действия или результаты она получает вознаграждение. Новая работа — первый пример использования обучения с подкреплением для манипуляции частицами наномасштабов.

Построение атомарной решетки. Изображение: I-Ju Chen et al., Nature Communications

Авторы работы адаптировали существующее глубокое обучение с подкреплением для этой цели. На изучение алгоритма у ИИ ушло около одного дня, а затем около часа на построение решетки нужной формы.

Исследователи отмечают, что точное движение атомов сложно даже для людей-экспертов. Они полагают, что внедрение машинного обучения может ускорить выбор параметров, которые обычно перебираются людьми методом проб и ошибок. Все вместе это поможет совершить прорыв в нанотехнологиях, считают ученые.