هوش مصنوعی «لئوناردو» رفتار نانوذرات را شبیه‌سازی می‌کند

به گزارش سرویس علم و فناوری تابناک، محققان مؤسسه فناوری جورجیا (Georgia Tech) با توسعه مدل هوش مصنوعی به نام «لئوناردو» (LEONARDO)، موفق به تحلیل دقیق و شبیه‌سازی واقعی رفتار نانوذرات در محیط‌های مایع شده‌اند.

ستاد ویژه توسعه فناوری نانو معتقد است این دستاورد می‌تواند مسیر طراحی داروهای هدفمند، توسعه مواد پیشرفته و ایجاد حسگرهای هوشمند را هموار کند.

حرکت نانوذرات کوچک و فوق‌سریع بوده و به‌ دلیل تصادفی‌بودن، حتی پیشرفته‌ترین میکروسکوپ‌ها نیز قادر به ردیابی کامل آن نیستند. مدل فیزیکی سنتی مانند حرکت براونی، توانایی توضیح همه پیچیدگی‌های این رفتار را ندارد؛ عواملی چون ویسکوالاستیسیته مایعات، موانع انرژی و برهم‌کنش‌های سطحی پیچیدگی‌های بیشتری ایجاد می‌کنند.

پژوهشگران به سرپرستی ویدا جمالی، استادیار دانشکده مهندسی شیمی و بیومولکولی جورجیا، بیش از 38 هزار مسیر حرکتی نانوذرات طلا را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری مایع (LPTEM) ثبت کردند. سپس این داده‌ها برای آموزش مدل ترنسفورمر‌محور لئوناردو به کار رفت. زین شبیب، دانشجوی دکتری و نویسنده اصلی مطالعه، می‌گوید: لئوناردو برخلاف بسیاری از مدل‌های یادگیری ماشینی به قوانین فیزیک متکی است و خروجی‌هایش از نظر فیزیکی توجیه‌پذیر هستند.

لئوناردو با تحلیل این مسیرهای ثبت‌شده، نه تنها توانست رفتار نانوذرات را پیش‌بینی کند، بلکه قادر به تولید مسیرهایی واقع‌گرایانه و جدید شد که حتی داده‌های آزمایشگاهی قادر به شناسایی‌شان نبودند.

کاربردهای این فناوری شامل:

• پزشکی و دارورسانی: امکان طراحی داروهای کاملاً هدفمند با درک دقیق رفتار نانوذرات

• علم مواد: شناسایی و بررسی رفتار نانوذرات در پلیمرها و کامپوزیت‌ها برای طراحی ساختارهای جدید

• میکروسکوپ هوشمند: امکان بهبود تنظیمات در لحظه برای تصویربرداری دقیق‌تر

• حسگرهای دقیق: بهره‌گیری از شبیه‌سازی مسیرها برای توسعه فناوری‌های نوین تشخیصی

پروفسور جمالی در این زمینه اظهار می‌دارد: «لئوناردو به ما کمک می‌کند نه فقط ببینیم در دنیای نانو چه می‌گذرد، بلکه بفهمیم چرا این اتفاق می‌افتد.» به گفته وی، ترکیب هوش مصنوعی با فیزیک، دریچه‌ای نو به درک رفتار مواد در مقیاس اتمی باز کرده است.

با گسترش این فناوری، کتابخانه‌ای گسترده از رفتارهای نانوذرات شکل خواهد گرفت و زمینه‌ی اکتشاف مواد جدید، روش‌های دارویی پیشرفته و فناوری‌های کوانتومی را فراهم می‌سازد.

هم‌اکنون، «لئوناردو» آغازگر عصری جدید در علم نانو به شمار می‌رود؛ عصری که هوش مصنوعی و فیزیک در کنار هم، رازهای طبیعت را نمایان خواهند کرد.