Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (MIT) հետազոտողները մշակել են արհեստական բանականության մոդել, որը միավորում է բյուրեղների եռաչափ կառուցվածքները տեքստային նկարագրությունների հետ։ Այս մոտեցումը կարող է օգնել ավելի արագ գտնել նյութեր մարտկոցների և այլ տեխնոլոգիաների համար՝ հիմնվելով դրանց հատկությունների և ենթադրվող կիրառությունների վրա։

Հետազոտության արդյունքները հրապարակվել են Nature Communications ամսագրում։ Մշակումը կոչված է լուծելու նյութագիտության մեջ մեծ լեզվական մոդելների կիրառման խնդիրներից մեկը. դրանք հիմնականում ուսուցանվում են գիտական հրապարակումների տեքստերի վրա, մինչդեռ պինդ նյութերի հատկությունները մեծապես որոշվում են ատոմների եռաչափ դասավորությամբ և դրանց միջև կապերի բնույթով։

Դրա պատճառով ԱԲ-ն կարող է բաց թողնել կարևոր կառուցվածքային առանձնահատկություններ, ինչպես նաև ավելի հաճախ առաջարկել նյութեր բյուրեղների այն խմբերից, որոնք ավելի լավ են ներկայացված գիտական գրականության մեջ։

Ինչպես է ԱԲ-ն սովորում հասկանալ բյուրեղների կառուցվածքը

MIT-ի թիմը ստեղծել է բազմամոդալ մոդել, որը կապում է ատոմային կառուցվածքների երկրաչափությունը բնական լեզվի հետ։ Ուսուցման համար օգտագործվել են փորձարարական գիտական աշխատանքներից և հաշվարկային մեթոդներով ստացված տվյալների բազաներից ստացված տեղեկություններ։

Միայն արդեն հրապարակված տեքստերին ապավինելու փոխարեն՝ հետազոտողները կազմել են բյուրեղների մանրամասն տեքստային նկարագրություններ։ Դրանք արտացոլում են ոչ միայն նյութի քիմիական կազմն ու կառուցվածքը, այլև դրա հատկությունները, մշակման առանձնահատկությունները և կիրառման հնարավոր ոլորտները։

Մոդելը ուսուցանվել է կոնտրաստիվ ուսուցման միջոցով. այն համադրում էր կառուցվածքային և իմաստային առումով մոտ օրինակներ՝ սովորելով համապատասխանություններ հաստատել բյուրեղների եռաչափ երկրաչափության և դրանց տեքստային նկարագրությունների միջև։

Այնուհետև հետազոտողները համեմատել են մոդելի երկու տարբերակ՝ մեկը, որը ուսուցանվել էր նյութերի պատրաստված նկարագրությունների վրա, և մյուսը, որը օգտագործում էր միայն գիտական հրապարակումների տեքստերը։ Առաջինը ավելի լավ էր կապում բյուրեղների երկրաչափական առանձնահատկությունները տեքստային տեղեկատվության հետ և ավելի ճշգրիտ էր կանխատեսում նյութերի հնարավոր նշանակությունը։

MIT-ի պրոֆեսոր Ջու Լիի խոսքով՝ ատոմային կառուցվածքը նյութագիտության հիմքում է. այն հասկանալով՝ գիտնականները կարող են եզրակացություններ անել նյութի հատկությունների և աշխատանքային բնութագրերի մասին։

Մարտկոցների համար նյութերի որոնում

Ստուգման ընթացքում հետազոտողները խնդրել են մոդելին գտնել նյութեր, որոնք հարմար են լիթիում-իոնային մարտկոցների պինդ էլեկտրոլիտների համար։ Ամենահեռանկարային տարբերակների թվում հայտնվել են նյութեր, որոնք նախկինում արդեն միմյանցից անկախ սահմանվել էին որպես պոտենցիալ թեկնածուներ։

Այս արդյունքը ցույց է տալիս, որ մոդելը կարող է օգտագործել ոչ միայն գիտական տեքստերում ուղղակիորեն շարադրված տեղեկությունները, այլև նյութերի եռաչափ կառուցվածքի հետ կապված օրինաչափությունները։

Գիտնականները նաև ստուգել են, թե որքանով է համակարգը կարողանում գտնել բյուրեղային նյութեր բնական լեզվով ձևակերպված հարցումների հիման վրա, որոնք նկարագրում են պահանջվող հատկությունները։ Այս փորձարկումներում մոդելը ցույց է տվել ավելի լավ արդյունքներ, քան այն բազային մոտեցումը, որի հետ այն համեմատվում էր։

Մշակողները հույս ունեն, որ տեխնոլոգիան կօգնի արագացնել նոր նյութերի որոնումը և կկրճատի ատոմային կառուցվածքի վերլուծությունից մինչև կոնկրետ խնդրի համար նյութի ընտրությունը տանող ճանապարհը։ Հեռանկարում նման գործիքը նյութագիտության համար կարող է դառնալ այն, ինչ կենսաբանության հետազոտությունների համար դարձել է AlphaFold մոդելը, որը կապում է սպիտակուցների կառուցվածքը դրանց գործառույթների հետ։

Միևնույն ժամանակ, մշակումը դեռևս չի նշանակում, որ ԱԲ-ն ի վիճակի է ինքնուրույն երաշխավորել համապատասխան նյութի ստեղծումը. առաջարկված տարբերակները պահանջում են հետագա գիտական ստուգում։ Հեղինակները ակնկալում են, որ նոր մոտեցումը կկարողանան օգտագործել տարբեր բյուրեղային նյութերի հետ աշխատող մասնագետները։