يُستخدم الذكاء الاصطناعي في توقع الدوال الموجية الجزيئية، والخصائص الإلكترونية للجزيئات. يمكن توظيف منهاج الذكاء الاصطناعي الذي ابتكره فريق من الباحثين من جامعة ووريك وجامعة برلين التقنية وجامعة لوكسمبورغ، لتسريع تصميم جزيئات الأدوية أو المواد الجديدة.
يعمل الذّكاء الاصطناعي وخوارزميات التعلم الآلي روتينيًا على توقع سلوكيات الشراء، والتعرف على الوجوه والكتابة اليدوية. لكن الذكاء الاصطناعي أصبح أداةً أساسية في الاكتشافات العلمية.
في علم الكيمياء مثلًا، أصبح الذكاء الاصطناعي عنصرًا مهمًا في توقع مخرجات التجارب وعمليات محاكاة الأنظمة الكمية. ولتحقيق ذلك، يجب أن يكون الذكاء الاصطناعي قادرًا على دمج قوانين الفيزياء الأساسية في عمله.
طور فريق متعدد الاختصاصات من علماء الفيزياء والكيمياء والحاسوب، بقيادة جامعة ووريك، وبالتعاون مع علماء من جامعة برلين التقنية وجامعة لوكسمبورغ، خوارزمية تعلم آلي لديها القدرة على توقع الحالات الكمية لجزيئات المادة، المُسماة الدوال الموجية، التي تحدد خصائص الجزيئات.
يحقق الذكاء الاصطناعي مهمته من طريق تعلم طرق حل المعادلات الأساسية لميكانيكا الكم، وجاء ذلك في ورقتهم البحثية المنشورة في مجلة (نيتشر كوميونيكيشنز) بعنوان (توحيد تعلم الآلة وكيمياء الكم من طريق شبكة عصبية عميقة للدوال الموجية الجزيئية).
يستغرق حل هذه المعادلات بالطرق المُعتادة شهورًا، ويتطلب أجهزةً ضخمة وقدرات حاسوبية هائلة، الأمر الذي يمثل عقبةً أمام التصاميم الحاسوبية لجزيئات جديدة مخصصة لغرض الاستعمال في تطبيقات صناعية وطبية. أما هذه الخوارزمية المطوَّرة حديثًا فبوسعها تزويدنا بتوقعات دقيقة خلال ثوان معدودة باستخدام حاسوب أو هاتف محمول.
يقول الدكتور رينهارد ماورير، من قسم الفيزياء بجامعة ووريك: «كان الإنجاز نتيجة جهد مشترك استغرق 3 أعوام، وتطلب معرفةً بعلوم الحاسوب لتطوير خوارزمية مرنة للذكاء الاصطناعي، من أجل التقاط شكل الدالة الموجية وسلوكها، وأيضًا معرفةً كافية بالكيمياء والفيزياء لمعالجة البيانات الكمية وعرضها في صورة بوسع الخوارزمية التعامل معها».
اجتمع الفريق خلال برنامج زمالة مُتعدد الاختصاصات مدته 3 أشهر، بحث فيه مسألة تعلم الآلة في كيمياء الكم.
وقال البروفيسور كلاوس روبرت من معهد هندسة البرمجيات وعلوم الحاسوب بجامعة برلين التقنية: «يُعَد هذا العمل متعدد الاختصاصات إنجازًا مهمًا، لأنه أظهر قدرة الذكاء الاصطناعي على تنفيذ أصعب جوانب محاكاة الجزيئات الكمية بفعالية. وخلال الأعوام المقبلة، سوف تثبت مناهج الذكاء الاصطناعي كفاءتها بوصفها جزءًا أساسيًا من عملية الاستكشاف في الكيمياء المحوسبة وفيزياء الجزيئات».
وقال ألكسندر كاتشنكو، البروفيسور في قسم الفيزياء والمواد بجامعة لوكسمبورغ: «يُفعِّل هذا العمل مستوى جديدًا من التصميم المركب، إذ يمكن ضبط خصائص الجزيئات البنائية والإلكترونية معًا لتحقيق النتائج المطلوبة».
اقرأ أيضًا:
تجربة جديدة في فيزياء الكم قد تغير رؤيتنا للعالم الواقعي
ترجمة: محمد لؤي الحليمي
تدقيق: أنس شيخ
مراجعة: أكرم محيي الدين
