Inteligência artificial simula como água é congelada molecularmente

A nova abordagem permite que os pesquisadores rastreiem a atividade de centenas de milhares de átomos ao longo de períodos de tempo milhares de vezes mais longos

Correio Braziliense

postado em 11/08/2022 16:11

(crédito: Pablo Piaggi/Universidade de Princeton)

Uma equipe da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, conseguiu simular, em nível molecular e com precisão, as etapas iniciais da formação de gelo usando técnicas de inteligência artificial (IA).

A simulação descreve como as moléculas de água se transformam em gelo sólido e a precisão encontrada era antes considerada inalcançável devido à quantidade de poder de computação que exigiria. No entanto, nessa nova abordagem, os pesquisadores incorporaram redes neurais profundas, uma forma de inteligência artificial em seus métodos. 

Roberto Car, um dos autores do estudo, garante que isso é, de certa forma, um sonho se tornando realidade. "Nossa esperança era que, eventualmente, pudéssemos estudar sistemas como este, mas não foi possível sem mais desenvolvimento conceitual, e esse desenvolvimento veio por meio de um campo completamente diferente, o de inteligência artificial e ciência de dados", aponta ele.

A capacidade de modelar as etapas iniciais no congelamento da água é chamada de nucleação de gelo e pode melhorar a precisão da modelagem do clima, bem como outros processamentos, como congelamento instantâneo de alimentos.

“A nucleação de gelo é um passo bastante significativo porque vemos uma concordância muito boa com os experimentos. Conseguimos simular sistemas muito grandes, o que antes era impensável para cálculos quânticos", explica Pablo Debenedetti, que também assina o estudo.

Usando uma dinâmica molecular de potencial profundo, os pesquisadores foram capazes de executar simulações de até 300.000 átomos com significativamente menos poder de computação, por períodos de tempo muito mais longos do que era possível anteriormente, utilizando a inteligência artificial.

"A mágica é que, por causa de alguns princípios físicos, a máquina é capaz de extrapolar o que acontece em um número relativamente pequeno de configurações de uma pequena coleção de átomos para os inúmeros arranjos de um sistema muito maior”, explica Car.

Os resultados encontrados foram publicados na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences na segunda-feira (8/8).

Veja o vídeo do processo