В статье, недавно опубликованной в Physical Review Research, мы демонстрируем, как при помощи глубокого обучения упрощается решение фундаментальных квантовомеханических уравнений для реальных систем. При этом решается не только принципиальный научный вопрос, но и открываются перспективы для практического использования полученных результатов в будущем.

Исследователи смогут прототипировать новые материалы и соединения in silico прежде, чем попытаться синтезировать их в лаборатории. Также выложен код из этого исследования; таким образом, команды специалистов по вычислительной физике и химии могут опираться на проделанную работу и применять ее при решении разнообразных проблем. В рамках исследования была разработана новая архитектура нейронной сети, Fermionic Neural Network или FermiNet, которая хорошо подходит для моделирования квантового состояния больших совокупностей электронов – а ведь именно на электронах основаны все химические связи. Сеть FermiNet впервые продемонстрировала, как использовать глубокое обучение для вычисления энергии атомов и молекул с азов. Полученная модель оказалась достаточно точной для практического применения и на момент публикации оригинала статьи (октябрь 2020) оставалась наиболее точным нейросетевым методом, применяемым в отрасли. Предполагается, что связанные с ней методы и инструментарий могут пригодиться при решении фундаментальных проблем в естественных науках. Авторы FermiNet уже применяют ее в работе над сверткой белков, динамикой стеклообразных соединений, квантовой хромодинамикой на решетке и во многих других проектах, помогающих воплотить данные наработки на практике.