Химики Московского физико-технического института (МФТИ), «Сколтеха» и Самарского технического университета создали технологию, позволяющую ускорить реализацию проекта USPEX, помогающего открывать сверхпроводники и причудливые соединения урана и редких металлов. Работа опубликована в журнале Computer Physics Communications.
«При этих расчетах вы стартуете с такой точки, которая, скорее всего, включает область с оптимальным решением. Получается, что можно получить его сразу или найти что-то близко лежащее, а потом эволюционный механизм USPEX приведет вас к цели»,
— цитирует объяснение Павла Бушланова (Сколковский технологический институт) «РИА Новости».
Свойства и характеристики сложных и важных для человека молекул определяются взаимодействием атомов. Предсказать поведение соединений тяжело, так как сложность расчетов резко растет с добавлением каждого нового электрона, с этой работой плохо справляются даже мощные суперкомпьютеры. Алгоритм USPEX генерирует несколько случайных структур, формально совпадающих по составу с изучаемым кристаллом или молекулой, затем пытается найти самые стабильные из них, имитируя эволюционные процессы. Если повысить качество самых первых случайно созданных структур, процесс можно заметно ускорить, пояснил Бушланов.
Ученые проследили закономерности организации атомов, используемых алгоритмом, и ограничили выбор вариантов. Это не не ограничило многообразие материалов, которые может вырабатывать USPEX, но ускорило работу алгоритма в 3–4 раза.
Химики надеются, что нововведение поможет предсказывать свойства более сложных кристаллов и молекул, а также начать систематически изучать поведение веществ, находящихся на грани стабильности.