Ученые разработали ИИ для создания новых материалов
Международная команда ученых при участии НИУ ВШЭ разработала новый алгоритм машинного обучения Wyckoff Transformer для генерации симметричных кристаллов. Нейросеть позволит создавать материалы с желаемыми свойствами для полупроводников, солнечных батарей, медицинского оборудования и других высокотехнологичных областей. Ученые представят разработку 15 июля на ведущей конференции по машинному обучению ICML в Ванкувере. Препринт статьи опубликован на сайте arhiv.org, код и данные выложены под открытой лицензией.
Новые материалы — основа современных технологий, от электроники до медицины. Благодаря искусственному интеллекту время разработки новых материалов сократилось с десятков лет до нескольких месяцев. Однако перед учеными стоит задача не только быстро сгенерировать новое соединение, но и предсказать его свойства: будет ли материал проводить электричество, будет ли он прочным.
Свойства материала в первую очередь определяются внутренней симметрией кристаллов, из которых состоят почти все твердые материалы. Однако многие современные генеративные модели не учитывают симметрию напрямую.
Исследователи из НИУ ВШЭ, Национального университета Сингапура, Наньянского технологического университета и Университета Констрактер разработали новый алгоритм машинного обучения Wyckoff Transformer (WyFormer), который позволяет быстро генерировать новые материалы с заданной симметрией, предсказывать их стабильность и производительность.
В основе модели лежит представление кристалла через так называемые позиции Вайкоффа — математически строго определенные координаты, описывающие, где могут находиться атомы в соответствии с симметрией кристаллической решетки. Это дает возможность сжатого и универсального представления структуры.
«Представьте свое отражение в зеркале. Наше лицо симметрично, но на нем есть точки, состоящие из двух классов, например правый и левый глаз. А есть точки из одного класса — кончик носа. Если оперировать математическими терминами, то нос лежит на Вайкофф-позиции А, а глаз лежит на Вайкофф-позиции Б. То есть позиции Вайкоффа — это ключевые точки, которые задают симметрию и позволяют сказать, что в зеркале мы видим человеческое лицо», — объясняет Игнат Романов, соавтор работы, младший научный сотрудник факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ.
Новая модель обучена на открытой базе данных реальных материалов Materials Project. В основе ИИ — архитектура-трансформер, которая генерирует новые рецепты для создания кристаллов, автоматически следуя правилам симметрии.
«Существует бесконечное число вариантов того, как атомы могут соединяться друг с другом. Пытаться найти полезное соединение, придумать новые материалы без понимания правил их симметрии — все равно что собирать лего без инструкции. Конечно, иногда такое творчество приводит к интересным результатам, но чаще мы получаем нестабильные структуры, — рассказывает Никита Казеев, один из авторов работы, научный сотрудник Института умных функциональных материалов Национального университета Сингапура, выпускник факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ. — Наш алгоритм выучил все возможные инструкции к лего. Он знает, как сделать модель, которая не развалится, будет красивой и функциональной, или, возвращаясь от метафоры к материалам, какие существуют варианты симметрии, и может предсказывать свойства материала, даже не зная точного расположения атомов в ячейке».
По сравнению с другими моделями WyFormer показывает более высокую долю стабильных, уникальных структур, лучшую симметрию в сгенерированных кристаллах и на порядки более высокую скорость генерации.
В планах исследователей — применить модель, чтобы разработать на практике материалы для твердых электролитов и материалы с заданной теплопроводностью.
Романов Игнат Павлович
Вам также может быть интересно:
НИУ ВШЭ начал разработку отечественных технологий связи 6G на базе субтерагерцовой микрорадиоэлектроники
В Высшей школе экономики стартовали масштабные научно-инженерные работы по созданию отечественных технологий для перспективных систем связи шестого поколения (6G). Работы ведутся командой стратегического технологического проекта «Комплекс технологий доверенных систем связи 6G», реализуемого в рамках программы «Приоритет-2030».
Вышка исследует потребности глухих
В последнее воскресенье сентября в мире традиционно отмечается День глухих. В этом году факультет социальных наук (ФСН) Высшей школы экономики присоединился к празднику и совместно с Московской городской организацией Всероссийского общества глухих (МГО ВОГ) запустил исследование потребностей глухих и слабослышащих москвичей в социальных услугах и доступности среды.
НИУ ВШЭ и компании-партнеры скоординировали подходы к подготовке специалистов топ-уровня в сфере ИИ
В НИУ ВШЭ прошла встреча с представителями Сбера, Яндекса и VK для согласования подходов к подготовке специалистов топ-уровня в сфере искусственного интеллекта. В частности, договорились о регулярном обновлении образовательных программ с учетом новейших решений и разработок компаний-партнеров. Участники встречи обсудили текущий статус проекта, содержание образовательных программ и механизмы взаимодействия для обеспечения достижения показателей эффективности созданного в университете Центра организации обучения студентов для топ-специалистов в сфере искусственного интеллекта НИУ ВШЭ.
В Высшей школе экономики открылась межфакультетская Музейная лаборатория
Вышка запустила межфакультетскую Музейную лабораторию, которая станет устойчивым центром экспертной поддержки в сфере музейного дела. Ее миссия связана с изменением современных моделей восприятия культуры и трансформацией институциональной среды. Лаборатория специализируется на модернизации музейных практик и повышении престижа музеев, формируя пространство для профессионального диалога и внедрения инноваций.
Физики предложили новый механизм усиления сверхпроводимости с помощью «квантового клея»
Команда исследователей с участием сотрудников МИЭМ ВШЭ показала, что дефекты в материале могут не снижать, а, наоборот, усиливать сверхпроводимость. Это возможно благодаря взаимодействию дефектных и более чистых областей, которое образует «квантовый клей» — однородную компоненту, связывающую разрозненные сверхпроводящие участки в единую сеть. Расчеты подтвердили, что такой механизм может помочь в создании сверхпроводников, работающих при более высоких температурах. Исследование опубликовано в журнале Communications Physics.
30 студентов из 19 университетов приняли участие в исследовательской экспедиции НИУ ВШЭ в «Новом Херсонесе»
В рамках программы студенческих экспедиций «Открываем Россию заново» при поддержке программы Росмолодежи «Больше, чем путешествие», президентской платформы «Россия — страна возможностей», а также Симферопольской и Крымской епархии НИУ ВШЭ на базе Школы молодого гуманитария провела исследовательскую экспедицию на территории музейно-храмового комплекса «Новый Херсонес» в Севастополе. По ее итогам будут разработаны предложения по организации просветительских проектов в области формирования исторической памяти молодежи о роли Херсонеса, Крыма и византийского наследия в истории российской культуры и государственности.
Большие группы студентов эффективнее используют ИИ в обучении
Исследователи Института образования и факультета экономических наук НИУ ВШЭ узнали, от каких факторов зависит качество групповой работы студентов, когда они выполняют ее в сотрудничестве с ИИ. Оказалось, что, помимо уровня знаний команды, важен размер группы: чем она больше, тем эффективнее работа. Статья ученых опубликована в журнале Innovations in Education and Teaching International.
Завершила работу Первая Кавказская школа по экспериментальным исследованиям и когнитивным наукам
С 17 по 21 сентября на базе «Горная легенда» Адыгейского государственного университета прошла Первая Кавказская школа по экспериментальным исследованиям и когнитивным наукам. Организаторами мероприятия выступили Лаборатория экспериментальной лингвистики АГУ, Центр языка и мозга и Центр социокультурных и этноязыковых исследований НИУ ВШЭ. Школа собрала более 50 участников — студентов, аспирантов и молодых исследователей из разных регионов России, а также слушателей и спикеров из Франции, Сербии, Китая, Турции, Казахстана и Узбекистана.
Испугать и обмануть: почему люди поддаются на уловки мошенников
В НИУ ВШЭ прошел IX Фестиваль финансовой грамотности и предпринимательской культуры для старшего поколения. Почему люди верят мошенникам и как можно защитить себя и близких от угрозы кражи денег, обсудили эксперты-психологи на дискуссии, состоявшейся в рамках фестиваля.
Бренд-медиа ВШЭ запустило подкаст о профессиях будущего «Кем стать, когда вывезу»
IQ Media — бренд-медиа Высшей школы экономики — запускает новый проект «Кем стать, когда вывезу», посвященный профессиям будущего. В девяти выпусках подкаста эксперты ВШЭ из разных сфер — маркетологи, специалисты по будущему, инженеры, эксперты по кибербезопасности, юристы, биоинформатики — рассказывают о том, чему и где научиться уже сейчас, чтобы быть востребованным в будущем.