טביעת אצבע של כימיקלים בעזרת בינה מלאכותית

חוקרים הצליחו לפתח שיטה לחיזוי ספקטרום תת-אדום מולקולארי של מולקולה פרטנית בעזרת בינה מלאכותית. החוקרים הצליחו לערוך הדמיות שלא התאפשרו בעבר

התקדמות מהירה במחקר של בינה מלאכותית הובילה לטווח נרחב של פיתוחים מרתקים בתחום זה במהלך העשור האחרון, כמו למשל, רכבים אוטונומיים, אולם גם יישומים יומיומיים כגון מנועי חיפוש במרשתת ומסנני דואר זבל מדגימים את הרבגוניות של השיטות שהתפתחו בתחום זה.

מיקרוסקופיה בתת-אדום (אינפרא אדום) היא אחת משיטות הניסוי החשובות ביותר שנועדו לקבל תובנות מתוך עולם המולקולות. ספקטרום בתת-אדום מהווה טביעת אצבע כימית המספקת מידע אודות ההרכב והתכונות של חומרים שונים. במקרים רבים, ספקטרום זה מורכב במיוחד והוא מחייב ניתוח מדוקדק בעזרת הדמיות מחשב. הגם שבעיקרון חישובים כימיים קוונטיים מהווים חיזוי מדויק במיוחד של ספקטרום תת-אדום, היישום שלהם הלכה למעשה הינו מאתגר בשל האנרגיה החישובית הגבוהה הנדרשת לשם כך. לפיכך, ספקטרום תת-אדום אמין ניתן לחישוב רק עבור מערכות כימיות קטנות יחסית.

קבוצת מחקר בינלאומית בראשות החוקר Philipp Marquetand מהפקולטה לכימיה של אוניברסיטת וינה מצאו כעת שיטה להאיץ את ההדמיות הללו בעזרת בינה מלאכותית. לשם ביצוע משימה זו, נעשה שימוש במערכות המכונות בשם 'רשת עצבית מלאכותית', המהוות מודלים מתמטיים של המוח האנושי. רשתות אלו מסוגלות ללמוד את יחסי הגומלין הקוונטיים-מכאניים המורכבים הנדרשים לשם מידול הספקטרום התת-אדום המתקבל מתוך דוגמאות אחדות בלבד. בגישה זו, המדענים מסוגלים לבצע הדמיות בתוך מספר דקות, זאת לעומת שיטות קיימות אחרות שתידרשנה להן אלפי שנים – מבלי לגרוע מאמינות התוצאות המתקבלות. "סוף כל סוף אנו מסוגלים כיום לבצע הדמיות של בעיות כימיות שלא ניתנו לביצוע בעבר", אומר כותב המאמר המתאר את המחקר.

על סמך הממצאים של מחקר זה, החוקרים משוכנעים כי שיטת חיזוי הספקטרום שלהם תהפוך בעתיד הקרוב לנפוצה בתחום הניתוח של ספקטרום תת-אדום מתוך תוצאות ניסויים כימיים.

תקציר המאמר