Do tej pory podstawowym rozwiązaniem w tym zakresie pozostawała krystalografia. Związane z nią narzędzia nie zawsze się jednak sprawdzają – szczególnie w odniesieniu do niewielkich rozmiarów nanokryształów. W konsekwencji naukowcy nie mają możliwości identyfikacji szczegółowych informacji na temat tworzących je struktur atomowych.
Czytaj też: Z komputera kwantowego zrobili kryształ czasu. Niebywała transformacja w wykonaniu naukowców
Zwrot akcji w tej sprawie nastąpił dzięki ekspertom związanym z Columbia Engineering. To właśnie oni postawili na nowatorskie podejście do tematu w postaci uczenia maszynowego. Opracowany algorytm zapewnił możliwość rekonstrukcji struktury atomowej materiałów w oparciu o fragmentaryczne wzory dyfrakcyjne nanokryształów.
To, co przez ponad stulecie wydawało się nieosiągalne, teraz zostało oficjalnie potwierdzone. Szczegóły nowej koncepcji oraz owoce jej wdrożenia zostały opisane w publikacji zamieszczonej w Nature Materials. Na uwagę zasługuje fakt, że po raz kolejny do przełomu doprowadziła sztuczna inteligencja, którą szkolono przy udziale danych odnoszących się do tysięcy niezwiązanych ze sobą struktur.
Technika wykorzystująca uczenie maszynowe pozwoliła naukowcom na identyfikację struktur atomowych w nanokryształach. Przez długie lata dokonanie tego pozostawało poza zasięgiem badaczy
Identyfikując pewne wzory – na podobnej zasadzie jak w przypadku językoznawstwa – algorytmy mogą rekonstruować struktury atomowe nanokryształów, zapewniając wgląd w dotychczas niedostępne szczegóły. To wielka rewolucja, ponieważ mówimy o mnogości potencjalnych zastosowań. Te mogłyby dotyczyć między innymi postępów w opracowywaniu nowych leków, projektowaniu akumulatorów czy analizie próbek archeologicznych bądź paleontologicznych.
Model oddelegowany do działania został najpierw poddany szkoleniu. Na tym etapie zapewniono mu dostęp do zbioru danych złożonego z informacji na temat 40 000 znanych struktur atomowych. W takich okolicznościach sztuczna inteligencja miała się nauczyć, jak łączyć ze sobą poszczególne elementy, aby uzyskać zadowalający efekt końcowy.
Czytaj też: Fizycy odkryli nowy wymiar światła. Jego powiązanie z czasem jest zadziwiające
Mając na uwadze fakt, iż algorytmy poradziły sobie z wyzwaniem, które pozostawało poza zasięgiem ludzi przez ponad sto lat, możemy sobie jedynie wyobrazić, jak wiele innych dziedzin czeka na podobną rewolucję. Takowa powinna być prawdopodobna wszędzie tam, gdzie mówi się o analizie strukturalnej. Ale zanim tak się stanie, czekamy na namacalne efekty ostatnich działań badaczy.