Исследователи из Университета Нью‑Мексико и Лос‑Аламосской лаборатории разработали фреймворк THOR. Он решает конфигурационные интегралы — задачу, которая возникла в физике около 100 лет назад. Прямые вычисления для реальных материалов занимали бы миллионы лет.
THOR разбивает задачу на простые части, учитывает симметрию кристаллов и выдает результат с точностью классических методов, но в 400 раз быстрее.
Конфигурационные интегралы описывают термодинамические и механические свойства материалов на атомном уровне. Чтобы рассчитать их точно, нужно учесть взаимодействие огромного числа частиц во всех возможных состояниях. На это не хватило бы времени жизни Вселенной.
Ученые обходили проблему с помощью статистических моделей, например метода Монте‑Карло. Но даже суперкомпьютеры тратили на такие расчеты месяцы, а точность приходилось приносить в жертву скорости.
THOR использует тензорные сети и машинное обучение. Алгоритм раскладывает многомерную задачу на последовательность более простых. Он автоматически определяет симметрию кристаллической решетки, что резко сокращает объем вычислений. Точность при этом сохраняется на уровне классических методов.
Метод проверили на реальных материалах: меди, кристаллическом аргоне под высоким давлением, олове при фазовых переходах. Во всех случаях THOR воспроизвел результаты эталонных симуляций, сделанных в Лос‑Аламосе, но в сотни раз быстрее.
Разработчики сделали код открытым и разместили на GitHub. Инструмент можно встраивать в существующие программы моделирования. Это ускорит создание новых сплавов, сверхпроводников и материалов для экстремальных условий.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
Обложка: freepik
