AI在计算化学中的应用
化学机器视觉
2023-10-26 19:03:33
0

原标题:AI在计算化学中的应用

李剑超 陕西师范大学

人工智能(AI)在计算化学中的应用已经显示出其巨大的潜力和价值。从预测分子构型到预测化学反应,AI技术正在改变我们理解和解释化学过程的方式。以下是对这些应用的详细论述:

分子构型预测:

分子构型是指分子中的原子和键的排列方式。理解分子构型对于许多科学领域,包括材料科学、药物设计和化学工程等都非常重要。

AI技术可以通过基于机器学习的方法来预测分子的构型。这种技术被称为“深度学习分子构型”(Deep Learning for Molecular Geometry)。通过训练神经网络来学习从给定分子描述(例如,分子的化学式或指纹)到分子3D构型的映射,AI可以预测分子的可能构型。

这种预测的准确性可能会受到一些因素的影响,包括分子的复杂性以及可用的训练数据的数量和质量。但是,随着技术的发展和数据质量的提高,AI在分子构型预测方面的能力将不断提高。

化学反应预测:

AI技术在化学反应预测方面的应用更为广泛和复杂。这涉及到从预测分子间的相互作用,到预测化学反应的具体产物等多个方面。

一种常见的方法是使用基于规则的专家系统来预测化学反应。这些系统利用人类专家的知识和经验,通过推理来预测化学反应的结果。然而,这些系统的能力往往受限于其规则库的大小和准确性。

另一种方法是使用机器学习模型来预测化学反应。这些模型在训练过程中学习从反应前体到产物的映射。然后,在预测新的化学反应时,模型会根据之前学习的模式来推测可能的产物。

此外,还有一些模型可以预测化学反应的动力学参数,如反应速率常数和活化能等。这些参数对于理解和控制化学反应至关重要,但是实验测定往往既耗时又昂贵。AI技术可以快速、准确地预测这些参数,为化学反应的研究和开发提供了新的工具。

从头算起(Ab Initio)预测:

从头算起方法是一种通过计算机模拟来预测分子和材料的物理和化学性质的方法。这种方法不需要实验数据,而是使用量子力学的基本原理来描述分子和材料的性质。虽然传统的从头算起方法计算量大,需要高性能计算资源,但是AI技术的发展为从头算起方法提供了新的可能性。

通过将从头算起方法和机器学习相结合,我们可以使用AI来优化和加速从头算起方法的计算。例如,通过训练一个神经网络来学习如何最有效地求解从头算起方程,我们可以大大减少计算时间和计算资源的需求。此外,AI还可以帮助我们理解和解释从头算起模拟的结果,从而为化学家和工程师提供更多的洞察。

量子化学:

量子化学是利用量子力学原理研究化学问题的一门科学。由于量子力学本身的复杂性,传统的量子化学方法往往需要大量的计算资源,限制了其应用范围。然而,AI技术的发展为量子化学提供了一种新的解决方案。

一种被称为“量子机器学习”(Quantum Machine Learning)的新兴领域将AI和量子计算相结合,以提高量子化学计算的效率和准确性。通过在量子计算机上运行AI算法,我们可以更快地求解复杂的量子化学问题,并且可以在更广泛的系统上应用量子化学方法。同时,这种结合还可以为AI算法提供新的训练数据和洞察,从而促进其发展和改进。

总的来说,AI在计算化学中的应用正在改变我们理解和解释化学过程的方式。从分子构型预测到化学反应预测,再到从头算起预测和量子化学计算,AI都展示出了其巨大的潜力和价值。随着技术的不断发展和进步,我们可以期待AI在计算化学中的应用将越来越广泛和深入。然而,我们也需要注意到其中的挑战和限制,例如数据的质量和可获得性、模型的泛化能力和计算资源的限制等。为了克服这些挑战,我们需要不断改进和发展新的AI技术和算法,同时也需要结合其他方法和技术,如实验研究和理论物理等。通过综合应用这些方法和技术,我们可以更好地理解和控制化学过程,从而为科学研究和实际应用提供更多的机会和可能性。

相关内容

热门资讯

推荐一款全游大厅房卡怎么购买,... VpqDxd7作为一名iPhone 13用户,我非常期待接下来要发布的iPhone 14 Max。说...
重大发现金花房卡平台购买联系方... d1.顶级的A16仿生芯片将运用到iPhone 14系列上。苹果A16芯片采用先进的4nm工艺技术。...
实测分享牛牛房卡批发价,新道游... xx6F两颗镜头的实际拍照素质也很强悍,不输安卓3000-4000档机型,打个有来有回还是可以的,同...
一分钟揭秘牛来了房卡哪里买便宜... n2FBp20W有线快充速度的确比安卓手机慢,但回想一下,我们有几次充电是将手机电量完全耗尽的?基本...
我来教你金花房卡购买联系方式,... p从外观屏幕来看,这款OPPO Reno10新机采用了一块6.79英寸的三星AMOLED曲面屏设计,...
重大发现100元300张房卡,... nxaHT在核心硬件方面,据悉这款摩托罗拉X50mini采用了高通骁龙7+ Gen2移动平台,高通骁...
玩家实测新悠悠金花房卡购买联系... IhND在参数上,据悉该机搭载了5000万像素1英寸大底主摄传感器+2000万像素超广角+1200万...
重大通报斗牛房卡价格表,鸿狐房... nXZr6vic在摄像头方面,这款realme GT3采用了后置三摄的设计,后置三摄布局在手机背部中...
我来告诉你斗牛房卡多少钱一张,... Rq更高档的一款华为P60 Pro其实配置相比华为P60的区别不大,绝大多数配置都一模一样,包括处理...
科技通报牛牛怎么建房间,房卡怎... n2NoS两颗镜头的实际拍照素质也很强悍,不输安卓3000-4000档机型,打个有来有回还是可以的,...
实测分享房卡牛牛多少钱,乐酷大... uJUDiB请输入标签内容...1、打开大厅APP,进入首页后点击商城按钮更多详情添加微:96960...
重大通报牛牛房卡卖家联系方式,... T苹果已正式确实了秋季新品发布会的日期,将于9月13日正式举办该活动,可信度还是极高的。同时,还正式...
一分钟揭秘牛牛房卡最低价格,微... 7lbJi当然,行业在发展,相信在接下来realme手机会再接再厉,为行业带来更有竞争力的产品。网上...
实测分享怎么在微信上斗牛,斗牛... eSWHnF96iPhone 14 Pro正面采用了居中感叹号形挖孔,内置True Depth摄像头...
科技通报微信金花房卡到哪里买,... 6mJsKz苹果手机虽然备受消费者的欢迎,同时也搭载的是自研的iOS系统,但是在很多方面,苹果也借鉴...
推荐一款斗牛房卡从哪里购买,凤... HpNDlgeq从相机配置来看,这款OPPO Reno10新机采用了后置四摄的设计方案,分别由一英寸...
推荐一款牛房卡价格,微信房卡代... rEh现在离iPhone14发布还有一段时间,对于迫切想要入手iphone手机的用户,iPhone1...
实测分享牛牛房卡充值链接,蜜瓜... ZZVE关键是苹果手机在市场中立足了如此久的时间,按理来说一些功能或者是规划都非常详细,然而从实际的...
科技通报正规斗牛房卡哪里买,正... 0gCaNDD而且,iPhone14系列所搭载的处理器也是传出了消息,即使苹果A系列处理器的性能已经...
重大来袭金花房卡链接,蜜瓜房卡... odegxwO并且,这款realme GT3采用了一块6.79英寸的三星新一代AMOLED屏幕,屏幕...