ИИ выяснил, что на самом деле скрывает обычная бутылка воды: результаты шокирующего открытия

Ученые совершили масштабный прорыв в физике и химии, который может коренным образом изменить наше понимание обычной воды. С помощью технологий искусственного интеллекта исследователи наконец-то нашли неоспоримые молекулярные доказательства того, что вода на самом деле является смесью двух различных по плотности жидкостей, которые непрерывно изменяют свое состояние.

Об этом пишет Live Science.

В течение десятилетий научное сообщество подозревало, что на микроскопическом уровне вода ведет себя совершенно нетипично по сравнению с другими жидкостями. Она имеет ряд аномалий: расширяется при замерзании (именно поэтому лед плавает), имеет очень высокое сопротивление температурным изменениям, а ее вязкость уменьшается под действием определенного давления. Модель двух состояний должна была стать единственным логическим объяснением этих явлений.

Соавтор исследования, физико-химик из Городского университета Гонконга Сяо Чен Цзен, признался, что эта загадка долгое время оставалась нерешенной из-за нехватки технических возможностей.

«Трудно представить — перед нами всего одна бутылка воды, правда? Это привлекло мое внимание. У нас была литература, в которой об этом говорилось, но не было никаких доказательств», — поделился ученый.

Ситуация сдвинулась с мертвой точки, когда научный сотрудник лаборатории Ливен Ли предложил радикально новый подход — использование «неконтролируемого глубокого обучения». Это специфический вид искусственного интеллекта, способный самостоятельно искать закономерности в огромных массивах информации без предварительных указаний человека.

Команда произвела компьютерное моделирование молекулярной динамики. Они подробно отслеживали движение и взаимодействие сотен тысяч молекул, что позволило сгенерировать десятки миллионов точек данных.

«Таким образом, ИИ вынужден учиться использовать свои знания для творчества, для исследований. Традиционно для этого потребовалось бы много студентов. С компьютерами и ИИ Ли понадобилось, может быть, полтора года. Без искусственного интеллекта аналогичный анализ мог бы унести около десяти лет», — подчеркнул профессор.

Полученные алгоритмом «координаты реакции» четко продемонстрировали, как локальное расположение молекул воды трансформируется в плотную структуру в более рыхлую и наоборот. Исследователи обнаружили, что этот процесс напрямую зависит от внешних условий.

В большинстве случаев изменение состояния происходит по самому простому пути с одним энергетическим барьером. Однако вблизи температурного предела в 0 градусов Цельсия, где одновременно сосуществуют жидкая вода и лед, молекулы начинают выбирать более сложный обходной путь, преодолевая сразу три отдельных барьера.

Профессор Цзэн сравнил это явление с подъемом на разрезанную пополам гору, где с одной стороны есть удобный пологий склон, а с другой — отвесная скала. Большинство молекул выбирает простой склон, но на грани состояний гора будто снова становится цельной, заставляя делать полный круг вокруг вершины.

Почему это открытие важно

В настоящее время ученые работают над еще более совершенной моделью машинного обучения для детального анализа вязкости, плотности и температуры жидкости. Хотя впереди еще сложный этап экспериментального подтверждения с помощью сверхчувствительных спектроскопических методов потенциал открытия является колоссальным.

Поскольку почти все ключевые биологические, химические и фармацевтические процессы на планете происходят в водной среде, понимание ее точной молекулярной структуры ответит на вопрос, как именно лекарства и белки взаимодействуют в растворах.

Как только мы подтвердим это экспериментально, эту модель можно будет использовать для понимания того, как вода взаимодействует с природой. Эти взаимодействия жизненно важны для инъекционного лекарства и функционирования клеток», — подытожил Сяо Чен Цзэн.

App Store / © appleinsider.ru Роберт Фиццо. / © Associated Press Кристина Горняк / © instagram.com/kristygor НМТ / © ТСН