به نقل از «ایران اکونومیست»

استفاده از یادگیری ماشینی برای درک بهتر نحوه رفتار آب

تاریخ انتشار: ۲۸ آذر ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۶۴۸۷۶۱

محققان برای بررسی ویژگی‌های قابل توجه آب که تحقیق در مورد آنها در آزمایشگاه تقریبا غیرممکن است، از یادگیری ماشینی کمک گرفتند.

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از فیز، دهه‌ها است که آب باعث شگفتی دانشمندان بوده است. در حدود ۳۰ سال اخیر، دانشمندان این نظریه را مطرح کرده‌اند که وقتی دمای این مایع حیات بسیار پایین می‌آید برای مثال منفی ۱۰۰ درجه سانتیگراد، ممکن است بتواند به دو فاز مایع با چگالی‌های متفاوت تبدیل شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

مانند روغن و آب، این فازها با هم مخلوط نمی‌شوند و ممکن است به توضیح برخی از رفتارهای عجیب دیگر آب مانند اینکه چگونه با سرد شدن چگالی کمتری پیدا می‌کند، کمک کنند.

با این حال، مطالعه این پدیده در آزمایشگاه تقریبا غیرممکن است، زیرا آب در چنین دماهای بسیار پایینی سریع به یخ تبدیل می‌شود. اکنون، محققان در تحقیقاتی جدید در موسسه فناوری جورجیا از مدل‌های یادگیری ماشینی برای درک بهتر تغییرات در فازهای آب استفاده کرده و راه‌های بیشتری را برای درک نظری آن‌ فراهم کرده‌اند.

محققان با این روش به شواهد محاسباتی قوی در حمایت از انتقال مایع به مایع آب یافته‌اند که می‌توان از آنها در سیستم‌های واقعی که عملکرد آنها نیاز به آب دارد، استفاده کرد.

توماس گارتنر(Thomas Gartner)، استادیار دانشکده مهندسی شیمی و زیست مولکولی جورجیاتک، می‌گوید: ما این کار را با محاسبات شیمی کوانتومی بسیار دقیق انجام می‌دهیم و سعی می‌کنیم تا حد امکان به فیزیک واقعی و شیمی فیزیک(physical chemistry) آب نزدیک شویم. این اولین بار است که کسی توانسته این انتقال را با این سطح از دقت مطالعه کند.

شیمی فیزیک شاخه‌ای از دانش شیمی است که در آن، از قواعد و قوانین فیزیکی، برای حل مسائل شیمی استفاده می‌شود.

شبیه‌سازی آب

برای درک بهتر نحوه رفتار آب، محققان به انجام شبیه‌سازی‌های مولکولی در ابررایانه‌ها پرداختند که گارتنر آنها را به یک میکروسکوپ مجازی تشبیه می‌کند.

او می‌گوید: اگر یک میکروسکوپ بی‌نهایت قدرتمند داشتید، می‌توانید تا سطح مولکولی بزرگ‌نمایی انجام دهید و حرکت و تعامل مولکول‌ها را در لحظه تماشا کنید. این کاری است که ما با ساختن یک فیلم محاسباتی انجام می دهیم.

محققان نحوه حرکت مولکول‌ها را تجزیه و تحلیل کردند و ساختار آب را در دماها و فشارهای مختلف مشخص کردند. آن‌ها همچنین تغییرات فاز مایعات با چگالی بالا و کم را شبیه‌سازی کردند. آنها داده‌های گسترده‌ای جمع‌آوری کردند و به تنظیم دقیق الگوریتم‌های خود برای کسب نتایج دقیق‌تر ادامه دادند. اجرای برخی شبیه‌سازی یک سال به طول انجامید.

یک دهه قبل، اجرای چنین شبیه‌سازی‌های زمان‌بر و دقیقی امکان‌پذیر نبود، اما امروزه یادگیری ماشینی یک میانبر فراهم می‌کند. محققان از یک الگوریتم یادگیری ماشینی که انرژی نحوه تعامل مولکول‌های آب با یکدیگر را محاسبه می‌کرد، استفاده کردند. این مدل ماشینی، محاسبات را به طور قابل توجهی نسبت به روش‌های سنتی تسریع می‌کند و به شبیه‌سازی‌ها اجازه می‌دهد تا به نحوی بسیار کارآمدتر پیشرفت کنند.

یادگیری ماشینی عالی و کامل نیست، بنابراین این شبیه‌سازی‌های زمان‌بر دقت پیش‌بینی‌ها را نیز بهبود بخشید. محققان با دقت پیش‌بینی‌های خود را با انواع مختلفی از الگوریتم‌های شبیه‌سازی آزمایش کردند و اگر شبیه‌سازی‌های متعدد نتایج مشابهی حاصل می‌کردند، آنگاه دقت آنها را تایید می‌کردند.

گارتنر می‌گوید: یکی از چالش‌های این کار این است که داده‌های زیادی وجود ندارد که بتوانیم با هم مقایسه کنیم، زیرا این مسئله‌ای است که مطالعه تجربی آن تقریباً غیرممکن است.

فراتر از آب در زمین

برخی از شرایطی که محققان آزمایش کردند، شرایطی بودند که احتمالاً به طور عادی روی زمین وجود ندارند، اما به طور بالقوه می‌توانند در محیط‌های آبی مختلف منظومه شمسی، از اقیانوس‌های قمر اروپا تا آب‌های موجود در مرکز ستاره‌های دنباله‌دار، وجود داشته باشند. با این حال، این یافته‌ها می‌توانند به محققان در توضیح و پیش‌بینی بهتر شیمی فیزیک عجیب و پیچیده آب کمک کنند وکاربردهای آب در فرآیندهای صنعتی و ساخت مدل‌های جوی را مشخص کنند.

 

منبع: خبرگزاری ایسنا برچسب ها: یادگیری ماشینی ، آب

منبع: ایران اکونومیست

کلیدواژه: یادگیری ماشینی آب یادگیری ماشینی شبیه سازی شبیه سازی ها برای درک

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت iraneconomist.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایران اکونومیست» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۶۴۸۷۶۱ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

نظارت رهبر کره‌شمالی بر اولین مانور تاکتیکی شبیه‌سازی ضدحمله هسته‌ای

خبرگزاری دولتی کره‌شمالی گزارش داد، «کیم جونگ اون» رهبر کره‌شمالی اولین مانور تاکتیکی ترکیبی شبیه‌سازی ضدحمله هسته‌ای را با استفاده از موشک‌اندازهای چندگانه «فوق‌بزرگ» ۶۰۰ میلی‌متری هدایت کرده است.

به گزارش مشرق، در این گزارش آمده است، رزمایش روز دوشنبه با هدف نشان دادن قابلیت اطمینان، برتری، توان و ابزارهای متنوع نیروی هسته‌ای کره‌شمالی و تقویت آن «هم از نظر کمی و هم از نظر کیفی» انجام شد و افزود که این رزمایش «یک سیگنال هشداردهنده آشکار برای دشمنان است، آن هم در شرایطی که رویارویی نظامی دشمنان علیه جمهوری دموکراتیک خلق کره (کره‌شمالی) با ماهیت بسیار تحریک‌آمیز و تهاجمی انجام می‌شود.»

در این گزارش همچنین آمده است که موشک‌اندازهای چندگانه «فوق‌بزرگ» پیونگ‌یانگ «نقش مهمی در تقویت قابل‌توجه ظرفیت ضدحمله سریع نیروی هسته‌ای کشور و افزایش بازدارندگی جنگ تحت سیستم مدیریت ترکیبی تسلیحات هسته‌ای کشور با عنوان هائک‌بانگاشوئه (Haekbangashoe) دارند.»

به گزارش کی‌سی‌ان‌ای، رهبر کره‌شمالی با همراهی مقامات ارشد این کشور فرماندهی این رزمایش را بر عهده داشت.

براساس این گزارش، رزمایش مذکور به یک تمرین برای آشنایی یگان‌ها با رویه و روند تبدیل به موضع ضدحمله هسته‌ای، در زمانی که سیستم بحران هسته‌ای «هواسان‌پالریونگ» کره‌شمالی فعال می‌شود و همچنین یک رزمایش برای عملیات سیستم فرماندهی ضد حمله هسته‌ای تقسیم شد.

طبق این گزارش، در طول این رزمایش، واحدهایی که وظیفه حمله متقابل هسته‌ای را بر عهده داشتند، فرآیند و روش انجام مأموریت‌های خود را تمرین کردند و پرتابه‌هایی را از پرتاب‌کننده‌های موشک «فوق‌بزرگ» مجهز به کلاهک‌های هسته‌ای شبیه‌سازی‌شده شلیک کردند.

به گزارش کی‌سی‌ان‌ای، در طول این تمرین، پرتابگرها موشک‌هایی را به سمت «دشمن و نقطه دید شفاف دشمن اصلی» شلیک کردند که به هدف جزیره‌ای در برد ۳۵۲ کیلومتری اصابت کردند.

در این گزارش آمده است، کیم جونگ اون با «ابراز خشنودی زیاد از نتیجه تمرین، از ضربه و دقت بالای موشک‌اندازهای چندگانه فوق‌العاده بزرگ قدردانی کرد و گفت به نظر می‌رسید شلیک یک تفنگ تک‌تیرانداز را دیده و آن سبک حمله اتمی تاکتیکی کره‌ای به معنای بالیدن از قدرت مهیب است - قدرتمندترین آنها در جهان- که کاملا خود را آماده کرده‌اند تا صادقانه در انجام وظیفه استراتژیک مهم خود در شرایط احتیاطی در وضعیت ضدحمله سریع و کامل بسیج شوند.»

او همچنین «با رضایت» از انجام موفقیت‌آمیز رزمایش و اینکه طرح پیونگ‌یانگ برای ایجاد نیروی هسته‌ای و گسترش فضای عملیاتی یک حمله هسته‌ای تاکتیکی و تنوع بخشیدن به آن «به واقعیت تبدیل شده است»، قدردانی کرد.

به گزارش اسپوتنیک، روز دوشنبه ژاپن و کره‌جنوبی از شلیک یک موشک احتمالا بالستیک توسط کره‌شمالی خبر دادند که به سمت دریای ژاپن شلیک شده و سقوط کرد. این موشک از فراز منطقه اقتصادی انحصاری ژاپن عبور کرده بود.

منبع: ایسنا