Прорыв в предсказании фазовых переходов: машинное обучение объединяется с физикой

Исследователи Университета Байройта совершили значительный прорыв в области прогнозирования фазовых переходов между жидким и газообразным состояниями вещества. Объединив статистическую физику с машинным обучением, они разработали метод, позволяющий точно определять состояние вещества при заданных условиях.
Прорыв в предсказании фазовых переходов: машинное обучение объединяется с физикой
Изображение носит иллюстративный характер

Фазовые переходы между жидкостью и газом играют фундаментальную роль как в природных явлениях, так и в промышленных процессах. На примере стакана воды можно наблюдать, как молекулы постоянно переходят из жидкой фазы в газообразную путем испарения и обратно через конденсацию. При определенной критической температуре граница между жидкостью и газом исчезает, образуя сверхкритическую жидкость – явление, широко применяемое в промышленных процессах разделения, очистки и производства.

История изучения фазовых переходов уходит корнями в XIX век, когда Томас Эндрюс экспериментально обнаружил критическую точку. Позже Йоханнес Дидерик ван дер Ваальс, удостоенный Нобелевской премии в 1910 году, предложил теоретическую модель фазового разделения, которая, несмотря на использование грубых приближений, до сих пор остается в учебниках.

Новый метод разработан командой ученых, в которую вошли доктор Флориан Заммюллер и профессор Маттиас Шмидт из Университета Байройта, а также почетный профессор Роберт Эванс – основоположник классической теории функционала плотности. Исследователи объединили функциональные соотношения, сформулированные Эвансом в 1979 году, с возможностями нейронных сетей.

Инновационный подход позволяет преодолеть ограничения традиционных методов. По словам профессора Шмидта, машинное обучение значительно повышает точность прогнозов, а предположения ван дер Ваальса теперь могут быть количественно проверены и в значительной степени подтверждены.

Доктор Заммюллер подчеркивает важность теоретической физики в контроле предсказаний искусственного интеллекта: статистическая механика жидкостей предоставляет строгие уравнения для проверки качества прогнозов ИИ.

Новая методология открывает широкие перспективы применения в различных областях, включая изучение смачивания поверхностей, капиллярного поведения в порах и явлений расслоения. Гибридный подход, сочетающий машинное обучение и теорию жидкостей, создает основу для гибкого моделирования веществ и оптимизации промышленных процессов.


Новое на сайте

19857Острова как политический побег: от Атлантиды до плавучих государств Питера Тиля 19856Яйца, которые спасли предков млекопитающих от худшего апокалипсиса на Земле? 19855Могут ли омары чувствовать боль, и почему учёные требуют запретить варить их живыми? 19854Премия в $3 млн за первое CRISPR-лечение серповидноклеточной анемии 19853Почему сотрудники игнорируют корпоративное обучение и как это исправить 19852Тинтагель: место силы Артура или красивая легенда? 19851Голоса в голове сказали правду: что происходит, когда галлюцинации ставят диагноз точнее... 19850Куда исчезает информация из чёрных дыр, если они вообще исчезают? 19849Чёрная дыра лебедь Х-1 бросает джеты со скоростью света — но кто ими управляет? 19848Что увидели фотографы над замком Линдисфарн — и почему они закричали? 19847Почему антисептики в больницах могут создавать устойчивых к ним микробов? 19846Правда ли, что курица может жить без головы? 19845Как Оскар Уайльд использовал причёску как оружие против викторианской морали? 19844Назальный спрей против всех вирусов: как далеко зашла наука 19843«Я ещё не осознал, что мы только что сделали»: первая пресс-конференция экипажа Artemis II
Ссылка