Архивное фото«Предложенный подход, состоящий из сбора обучающей выборки, разработки моделей машинного обучения и скрининга баз данных, позволил нам найти новые материалы с заданными оптическими свойствами. В будущем данный подход может быть расширен и на другие классы материалов», — пояснил заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ (Долгопрудный) Иван Круглов.
Разработанный Кругловым подход позволяет использовать системы машинного обучения для поиска ранее неизвестных материалов, обладающих способностью расщеплять падающие на них лучи света или пучки электромагнитных волн на две части. Подобные двулучепреломляющие материалы активно используются для управления движением света в оптоволокне, жидкокристаллических дисплеях и различных оптических приборах.
Особый интерес у физиков вызывают материалы, способные взаимодействовать подобным образом с глубоким ультрафиолетовым излучением. Кристаллы с такими характеристиками могут быть использованы для создания новых типов лазеров, работающих на малых длинах волн, а также литографов и других устройств, связанных с производством электроники. Пока ученые вынуждены искать подобные материалы методом проб и ошибок, что требует много времени и ресурсов.
Российские и китайские физики выяснили, что этот процесс можно ускорить при помощи графовых нейросетей, которые пытаются представить решаемую задачу в виде графа, математической структуры, состоящей из связанных друг с другом узлов и соединяющих их ребер. Круглову и его коллегам удалось адаптировать эту форму ИИ для поиска новых кристаллов с двулучепреломлением, для чего ученые встроили в нейросеть способность использовать особый критерий для оценки надежности расчетов и их потенциальной научной новизны.
При помощи этой системы ИИ ученые изучили свойства множества материалов, информация о структуре которых была опубликована в открытой базе данных Materials Project. Проведенные расчеты помогли открыть сразу два кристалла с необычно сильными двулучепреломляющими свойствами в области глубокого ультрафиолета, а также выявить те особенности их структуры, которые были связаны с этими необычными оптическими характеристиками. Впоследствии это позволит создать новые материалы с подобными экзотическими свойствами.
