Фото: ИЗВЕСТИЯ/Сергей Лантюхов
Исследователи из Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН совместно с аспирантами Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» представили оригинальную методику, которая позволяет подробно рассмотреть, как изменяется вещество в момент перехода из одного агрегатного состояния в другое, на примере процесса плавления льда.
Букет от болезней: сенсоры в виде анютиных глазок диагностируют деменцию
На первом этапе работы ученые использовали суперкомпьютер НИУ ВШЭ cHARISMa. С его помощью они математически «зафиксировали» систему в точке фазового перехода — состоянии, при котором одновременно сосуществуют лед и вода. Этот процесс был проведен тысячи раз, в результате чего исследователи получили множество уникальных «копий» системы, каждая из которых представляла отдельное состояние перехода.
До последнего времени ученым не удавалось с высокой точностью определить вероятность нахождения системы в той или иной фазе при критической температуре. Однако понимание таких процессов имеет важное значение не только для фундаментальной науки, но и для разработки новых материалов с заданными свойствами, например, сплавов с эффектом памяти формы или инновационных полимеров.
На следующем этапе эксперимента команда применила технологии глубокого машинного обучения для классификации трех состояний системы — воды, льда и их смеси. Это стало ключевым достижением исследования: если ранее методы ограничивались разделением на две фазы, то теперь алгоритм способен распознавать три, что дает возможность детально описывать поведение вещества в критической точке. Благодаря этому удалось оценить вероятность нахождения вещества в каждом из состояний — то, чего раньше добиться не удавалось.
«Комбинация суперкомпьютерных технологий для получения большого набора данных и методов машинного обучения для их анализа позволила нам по-новому посмотреть на фазовый переход первого рода. Фактически нам удалось заглянуть внутрь критической точки», — рассказал «Известиям» руководитель проекта, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией вычислительной физики НИУ ВШЭ, главный научный сотрудник Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН Лев Щур.
Предложенный подход важен не только для фундаментальных исследований, но и для проектирования материалов с уникальными свойствами, например, сплавов с эффектом памяти формы, полимеров для робототехники, микроэлектроники и космических технологий, отмечают эксперты.
Подробнее читайте в эксклюзивном материале «Известий»:
Фазовый принцип: эффект таяния льда поможет создать новые материалы с памятью формы
Источник: iz.ru