Российские и европейские физики разработали систему машинного обучения, способную прогнозировать будущие свойства еще не существующих магнитных сплавов на базе железа, алюминия, а также – потенциально – других металлов и материалов. Об этом сообщили в пресс-службе «Сколтеха» (входит в группу ВЭБ.РФ).

«Мы занимаемся разработкой так называемых машинно-обучаемых потенциалов, которые ускоряют приблизительно на пять порядков квантово-механические расчеты, нужные для описания свойств материалов. В последние три года наши коллеги начали создавать машинно-обучаемые потенциалы с магнитными степенями свободы, и мы тоже уже создали подобный потенциал и проверили его работу», – заявил старший научный сотрудник «Сколтеха» Иван Новиков, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как объясняют ученые, сложность в проведении квантово-химических расчетов связана с тем, что существующие алгоритмы позволяют просчитывать поведение лишь самых простых веществ, так как сложность этих вычислений растет сверхбыстрым образом с добавлением каждого нового электрона, присутствующего внутри изучаемых молекул или участвующего в химических реакциях.

В последние годы физики и химики научились обходить эти проблемы, используя различные системы машинного обучения, а также аналоговые и универсальные квантовые вычислительные системы. Эти подходы позволили ученым ускорить вычисления на несколько порядков, однако при таком подходе учитывались далеко не все свойства материалов, в том числе их магнитные характеристики.

Российские исследователи исправили этот недостаток, модифицировав разработанную ими систему машинного обучения MTP (Moment Tensor Potentials) таким образом, что она учитывала в расчетах магнитные характеристики атомов, присутствующих в изучаемых и проектируемых материалах. Работа этого алгоритма уже была успешно проверена при проведении опытов с различными формами железа, а также при изучении магнитных свойств сплавов, состоящих из железа и алюминия.

Проведенные учеными расчеты показали, что их подход корректно определял магнитные свойства сплава при всех изученных концентрациях алюминия, при этом оценки системы ИИ в целом совпали с результатами экспериментальных замеров, а также с итогами строгих квантово-химических расчетов за исключением одного порогового случая. Схожим образом, как считают физики, их подход можно использовать для изучения свойств других ферромагнитных материалов, а также различных парамагнитных веществ.