Моделирование, а не эксперименты: как использовать USPEX 25 в химии и медицине
Российские исследователи разработали новую версию алгоритма USPEX 25, что представляет собой значительное достижение в области материаловедения и химии. Этот инновационный инструмент характеризуется высокой степенью автоматизации и может функционировать на стандартном персональном компьютере, обеспечивая выполнение сложных вычислительных задач, ранее доступных исключительно для суперкомпьютеров высокой производительности. USPEX 25 обладает потенциалом стать ключевым инструментом для химиков благодаря автоматизации трудоемких и времязатратных расчетов, которые ранее осуществлялись вручную.
Степан Николаевич Калмыков, доктор химических наук и вице-президент Российской академии наук, пояснил, как USPEX 25 изменит методологию химических исследований. Он подчеркнул, что молекулярное моделирование и предсказание свойств соединений играют центральную роль в любой научной работе. Традиционные методы определения структуры веществ, такие как рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализы, требуют множества измерений, что делает их трудоемкими и дорогостоящими. USPEX 25 интегрирует алгоритмы искусственного интеллекта для моделирования структур, значительно упрощая этот процесс.
«Химия всегда была связана с определением структуры веществ», отметил Калмыков. «Традиционные методы требуют тысяч измерений. Эти методики являются основополагающими для всех химиков, поэтому любые инструменты, упрощающие прогнозирование структур, обладают высокой ценностью».
Некоторые химические элементы могут быть получены только при экстремальных условиях, таких как высокие температуры и давления, что затрудняет их воспроизведение в лабораторных условиях. USPEX 25 предоставляет возможность моделирования таких условий, облегчая работу ученых. Например, в области ядерной физики необходимо понимать, какие структуры будут стабильны при высоких температурах и радиационном воздействии. Теперь это возможно благодаря компьютерным вычислениям.
«Теоретическое прогнозирование таких структур значительно облегчает работу экспериментаторов», подчеркнул Калмыков. «Не всегда удается создать экстремальные условия в лаборатории, но мы можем моделировать их. Это особенно важно, поскольку фазы при высоких давлениях и температурах часто нестабильны. Прогнозирование структур в различных условиях предоставляет ценную информацию».
Кроме того, USPEX 25 имеет потенциал для применения в области ядерной медицины, в частности, в радионуклидной терапии. В этом методе используются радиоактивные вещества для целенаправленного уничтожения злокачественных опухолей. Для этого необходимо создание молекулы-транспортера и комплекса, к которому присоединяется радионуклид. Точное определение структуры этих молекул и комплексов является критически важным. USPEX 25 позволяет ученым целенаправленно искать подходящие структуры, исключая необходимость перебора множества вариантов.
Таким образом, USPEX 25 представляет собой важный шаг вперед в области материаловедения, химии и ядерной медицины, обеспечивая новые возможности для исследований и разработок.
