Ssylka

Искусственный интеллект предсказывает синтезируемость материалов и объясняет как

Разработана новая технология на основе больших языковых моделей (LLM), способная не только предсказывать возможность синтеза новых материалов, но и объяснять причины таких прогнозов. Эта работа выполнена исследовательской группой под руководством профессора Юсунга Чжуна из Сеульского национального университета в сотрудничестве с Фордемским университетом (США).
Искусственный интеллект предсказывает синтезируемость материалов и объясняет как
Изображение носит иллюстративный характер

Точное предсказание синтезируемости материалов является критически важной, но сложной задачей при разработке новых соединений. Проектирование материалов без учета возможности их реального получения приводит к неэффективному использованию исследовательских ресурсов и времени, поскольку эксперименты проводятся над непроверенными гипотетическими структурами.

Существующие методы оценки сталкиваются с ограничениями. Оценка термодинамической стабильности часто дает невысокую точность и показывает значительные расхождения с реальным успехом экспериментов. Ранее разработанные модели машинного обучения в основном фокусировались на классификации и не обладали достаточной объяснимостью, не раскрывая причин своих прогнозов.

Команда профессора Чжуна, где первым автором выступил постдокторант Сонмин Ким, обнаружила, что LLM могут точно предсказывать синтезируемость и предоставлять объяснения. Исследователи доработали (fine-tuned) универсальную LLM, используя наборы данных о неорганических кристаллических материалах, отформатированные как текст.

Целью обучения модели было классифицировать синтезируемость конкретных гипотетических материалов, предсказывать необходимые соединения-прекурсоры для синтеза, а также выявлять и интерпретировать ключевые факторы, влияющие на возможность синтеза. Основное внимание уделялось неорганическим кристаллическим полиморфам.

Разработанная LLM достигла более высокого уровня точности прогнозирования по сравнению с существующими специализированными моделями машинного обучения. Ключевым преимуществом стала способность LLM предоставлять интерпретируемые объяснения того, почему материал является (или не является) синтезируемым, что позволяет анализировать причины трудностей синтеза гипотетических структур и выявлять препятствующие факторы.

Профессор Юсунг Чжун отметил: «Это исследование важно, поскольку оно демонстрирует, что LLM могут не только точно предсказывать синтезируемость новых материалов, но и интерпретировать обоснование этих прогнозов и выявлять лежащие в их основе химические принципы». В ходе работы были успешно обнаружены ранее неизвестные сложные корреляции и факторы, влияющие на осуществимость синтеза материалов.

Результаты исследования были опубликованы в двух ведущих научных журналах. Статья Сонмина Кима как первого автора вышла в Journal of the American Chemical Society (JACS) 11 июля 2024 года, а другая работа – в Angewandte Chemie International Edition 13 февраля 2025 года.

Ожидается, что данная технология окажет значительное влияние на процесс проектирования материалов и смежные отрасли. Она позволяет на ранних этапах отсеивать кандидатов с низкой вероятностью синтеза и помогает оптимизировать трудносинтезируемые материалы, превращая их в более доступные формы. Это ускоряет разработку материалов и сокращает время по сравнению с традиционными экспериментами методом проб и ошибок.

Технология способна внести существенный вклад в развитие передовых материалов, повысить конкурентоспособность полупроводниковой промышленности и индустрии вторичных аккумуляторов. Ожидается, что она поможет Корее сохранить технологическое лидерство в области передовых материалов и обеспечит преимущество на ранних этапах выхода на рынок.

Потенциально разработка может стать критически важным инструментом для исследовательских институтов и компаний, позволяя быстро идентифицировать новые материалы и оценивать их пригодность для массового производства. Основные области применения включают проектирование полупроводниковых устройств и высокоэффективных материалов для аккумуляторов.

«По мере дальнейшего развития технологий на основе LLM ожидается, что они будут предлагать более эффективные и интуитивно понятные направления для проектирования новых материалов», — добавил профессор Юсунг Чжун, говоря о перспективах.


Новое на сайте

18587Как одна ошибка в коде открыла для хакеров 54 000 файрволов WatchGuard? 18586Криптовалютный червь: как десятки тысяч фейковых пакетов наводнили npm 18585Портативный звук JBL по рекордно низкой цене 18584Воин-крокодил триаса: находка в Бразилии связала континенты 18583Опиум как повседневность древнего Египта 18582Двойной удар по лекарственно-устойчивой малярии 18581Почему взрыв массивной звезды асимметричен в первые мгновения? 18580Почему самые удобные для поиска жизни звезды оказались наиболее враждебными? 18579Смертоносные вспышки красных карликов угрожают обитаемым мирам 18578Почему самый активный подводный вулкан тихого океана заставил ученых пересмотреть дату... 18577Вспышка на солнце сорвала запуск ракеты New Glenn к Марсу 18576Как фишинг-платформа Lighthouse заработала миллиард долларов и почему Google подала на... 18575Почему космический мусор стал реальной угрозой для пилотируемых миссий? 18574Зеленый свидетель: как мох помогает раскрывать преступления 18573Инфраструктурная гонка ИИ: Anthropic инвестирует $50 миллиардов для Claude