Создаются алгоритмы, вдохновленные квантовыми вычислениями, для моделирования полимерных материалов

20:20, Октябрь 30, 2023 Появление квантовых вычислений открывает ранее невообразимые перспективы для решения проблем, которые считались недоступными для обычных компьютеров: от криптографии и фармакологии до физических и химических свойств молекул и материалов. Однако вычислительные возможности современных квантовых компьютеров все еще относительно ограничены. Недавно опубликованное исследование в журнале Science Advances способствует неожиданному союзу методов, используемых в квантовых и традиционных вычислениях. Исследовательская группа, состоящая из Кристиана Микелетти и Франческо Слонго из SISSA в Триесте, Филиппа Хауке из Университета Тренто и Пьетро Фаччоли из Университета Милана-Бикокка, использовала математический подход под названием QUBO (из «Квадратичной бинарной оптимизации без ограничений» ) . который идеально подходит для конкретных квантовых компьютеров, называемых «квантовыми отжигателями». В исследовании использовался подход QUBO для радикально нового моделирования плотных полимерных смесей, которые представляют собой сложные физические системы, имеющие центральное значение для биологии и материаловедения. Результат? Значительный прирост вычислительной производительности был достигнут с помощью квантовых компьютеров по сравнению с традиционными методами, что является ярким примером огромного потенциала этих новых технологий. Примечательно, что подход QUBO оказался особенно эффективным даже при использовании на обычных компьютерах, что позволило исследователям обнаружить удивительные свойства смоделированных полимерных смесей. Последствия могут быть далеко идущими, учитывая, что подход, используемый в исследовании, естественно подходит для переноса на многие другие молекулярные системы. Новая перспектива, вдохновленная исследованиями квантовых вычислений «Методы моделирования, известные как «Монте-Карло», уже давно являются одними из самых мощных, элегантных и универсальных методов изучения сложных систем, таких как синтетические полимеры или биологические, такие как ДНК», — объясняет Кристиан Микелетти, который координировал исследование. «Однако эффективность этих методов падает по мере увеличения плотности и размера системы. По этой причине изучение реалистичных систем, таких как организация хромосом в ядре клетки, требует огромных инвестиций вычислительных ресурсов». Франческо Слонго, аспирант SISSA и первый автор исследования, продолжает: «Квантовые компьютеры обещают значительное повышение вычислительной производительности, хотя и с неизбежными ограничениями новых технологий. И именно здесь на помощь приходит новая стратегия моделирования, которая идеально подходит для сегодняшние новаторские квантовые компьютеры, и при этом их можно успешно перенести даже на традиционные компьютеры». Как отмечают Филипп Хауке и Пьетро Фаччоли: «В настоящее время уже существуют квантовые машины, предназначенные для решения QUBO, и они могут быть очень эффективными. Мы переформулировали традиционные полимерные модели в рамках QUBO, чтобы оптимально использовать такие машины. Удивительно, но переформулировка QUBO также доказала свою эффективность». Это выгодно на традиционных компьютерах, позволяя быстрее моделировать плотные полимеры, чем с помощью традиционных методов. Благодаря этому мы установили ранее неизвестные свойства для этих систем, используя стандартные компьютеры». Случалось и раньше, что физические модели, созданные для полного использования инновационных вычислительных технологий, становились настолько успешными, что в конечном итоге были перенесены в другие области. Самый известный случай — это модели жидкости на основе решетки, разработанные для суперкомпьютеров 1990-х годов, но теперь широко используемые для многих других систем и типов компьютеров. Исследование , опубликованное в Science Advances, представляет собой еще один пример, демонстрирующий, как методологии, вдохновленные квантовыми вычислениями, могут проложить путь к исследованию новых материалов и пониманию работы молекулярных систем, представляющих биологический интерес....

Новые горизонты робототехники: роботы будущего создаются из мягких материалов Виртуальные роботы часто используются для тестирования алгоритмов и программного обеспечения перед физической реализацией. Это позволяет сэкономить время и ресурсы на создание и тестирование физических прототипов. Многие успели заметить, как далеко шагнула робототехника. Они стали незамени …

Наука и Технологии 03:50, Май 30, 2023 | hi-news.ru

В будущем возможна регенерация костей с помощью полимерных наноботов Существует ли «волшебная пуля» в регенеративной медицине? Исследователи давно хотели разработать передовую генную терапию, которая регенерирует ткани, поврежденные болезнью или травмой. Это желание может сбыться теперь, когда исследовательская группа разработала терапию доставки полимерных …

Hardware 07:20, Март 25, 2023 | android-robot.com

В России пройдёт общероссийский форум математического моделирования Компания «Росатом» проведёт большую конференцию, посвящённую математическим моделям Госкорпорация «Росатом» в сотрудничестве с Консорциумом разработчиков и пользователей CAD/CAE систем (программы для проектирования и математического моделирования) готовит тематическую конференцию в Москве. …

Наука и Технологии 09:10, Ноябрь 29, 2023 | ferra.ru

Представлена платформа с открытым исходным кодом на основе Python для 2D-моделирования футбола Robocup RoboCup — это международное ежегодное мероприятие, призванное продемонстрировать достижения в области робототехники и искусственного интеллекта (ИИ). На этом мероприятии разные команды роботов-гуманоидов играют друг против друга в футбол. Каждый год робототехники и компьютерщики со всего м …

Наука и Технологии 16:50, Август 26, 2023 | android-robot.com

Беспилотная лаборатория ускоряет процесс обнаружения материалов с несколькими приложениями У исследователей есть новый научный инструмент под названием Polybot, сочетающий мощь искусственного интеллекта с робототехникой. Потенциальные области применения включают ускорение открытия носимых биомедицинских устройств, материалов для более качественных батарей и многое другое. Соврем …

Наука и Технологии 20:10, Май 9, 2023 | android-robot.com

Виртуальная лаборатория открывает возможности машинного обучения для понимания многообещающего класса квантовых материалов Томас Эдисон испытал сотни материалов и тысячи раз потерпел неудачу, прежде чем обнаружил, что карбонизированная хлопковая нить долго и ярко горит в лампе накаливания. Эксперименты часто требуют много времени (команда Эдисона потратила 14 месяцев) и дорого (выигрышная комбинация стоила око …

Hardware 05:10, Июнь 25, 2023 | android-robot.com

Создаются перепрограммируемые материалы, которые избирательно самособираются В то время как автоматизированное производство сегодня распространено повсеместно, когда-то оно было зарождающейся областью, созданной такими изобретателями, как Оливер Эванс, которому приписывают создание первого полностью автоматизированного промышленного процесса на мельнице, которую он …

Hardware 19:23, Октябрь 23, 2022 | android-robot.com

Для педагогов и учащихся на Брянщине создаются комфортные условия От педагогов Брянской области зависит, какие знания получат школьники, а задача власти – создать достойные и комфортные условия для педагогов и учеников. В регионе строятся новые и капитально ремонтируются уже существующие образовательные учреждения, которые оснащаются современным учебным …

Новости 06:50, Август 30, 2023 | bug32.ru

Создаются алюминиевые сплавы аддитивного производства для космических оптических приборов Когда Заку Посту предложили провести исследование по разработке основы для аддитивного производства (в просторечии называемого 3D-печатью) нового космического прибора для обнаружения загрязнения воздуха, это была возможность, которую он не мог упустить. Инженер по материалам Лаборатории пр …

Hardware 13:40, Март 26, 2024 | android-robot.com

Создаются магнитные мягкие роботов с использованием процессов на основе волокон и однонаправленных магнитных полей Группа ученых-материаловедов и инженеров-электронщиков из Массачусетского технологического института разработала способ создания мягких магнитных роботов путем объединения систем изготовления на основе волокна с методами механического и магнитного программирования для обеспечения движения …

Hardware 12:00, Июнь 25, 2023 | android-robot.com