Uma equipe de cientistas da Freie Universität Berlin desenvolveu um método, que utiliza inteligência artificial, para calcular o estado fundamental da equação de Schrödinger para o sistema quântico.
A química quântica é usada para prever as propriedades químicas e físicas das moléculas com base no arranjo de seus átomos no espaço.
Na teoria, isso evita que experimentos de laboratório que consomem muitos recursos e tempo sejam feitos. Mas, na prática, resolver a equação pode ser extremamente difícil.
O que a equipe da universidade desenvolveu é um método de aprendizado profundo que pode alcançar uma combinação de precisão na resolução da equação e eficiência computacional.
“Acreditamos que nossa abordagem pode impactar significativamente o futuro da química quântica”, disse Frank Noé, que liderou o esforço da equipe.
O ponto central da química quântica e da equação de Schrödinger é a função de onda – um objeto matemático que especifica completamente o comportamento dos elétrons em uma molécula.
Atualmente, muitos métodos da química quântica desistem de expressar a função de onda por completo
Alguns deles, inclusive, representam a função com o uso de um imenso bloco de construção matemática, o que torna bastante difícil de ser colocado em prática.
O que a rede neural criada pela equipe faz é oferecer uma nova maneira de representar essas funções de onda.
“Em vez da abordagem padrão de compor a função de onda a partir de componentes matemáticos, projetamos uma rede neural capaz de aprender os padrões complexos de como os elétrons estão localizados ao redor dos núcleos”, disse Noé.
“Uma característica peculiar das funções de onda eletrônica é sua antissimetria. Quando dois elétrons são trocados, a função de onda deve mudar seu sinal.
Tivemos que construir essa propriedade na arquitetura da rede neural para que a abordagem funcionasse”, comenta Jan Hermann, que projetou os principais recursos do método.
Apesar de ser promissor, a criação ainda precisa superar muitos desafios antes que esteja pronta para aplicação industrial.
“Esta ainda é uma pesquisa fundamental, mas é uma abordagem nova para um problema antigo nas ciências moleculares e materiais. Estamos entusiasmados com as possibilidades que ela abre”, concordam Hermann e Noé.