L'apprendimento automatico incontra la fisica quantistica

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Titolo originale:

Machine Learning Meets Quantum Physics

Contenuto del libro:

La progettazione di molecole e materiali con le proprietà desiderate è un prerequisito importante per il progresso tecnologico delle nostre società moderne. Ciò richiede sia la capacità di calcolare accuratamente le proprietà microscopiche, come le energie, le forze e i multipoli elettrostatici di specifiche configurazioni, sia un efficiente campionamento delle superfici di energia potenziale per ottenere le corrispondenti proprietà macroscopiche. Gli strumenti in grado di fornire tutto ciò sono calcoli accurati ai principi primi che affondano le radici rispettivamente nella meccanica quantistica e nella meccanica statistica. Sfortunatamente, questi strumenti hanno un costo computazionale elevato che impedisce di effettuare calcoli per sistemi di grandi dimensioni e su lunghe scale temporali, rappresentando così un grave collo di bottiglia sia per la ricerca nel vasto spazio dei composti chimici sia per le numerosissime configurazioni dinamiche che una molecola può assumere.

Per superare questa sfida, recentemente sono aumentati gli sforzi per accelerare le simulazioni quantistiche con l'apprendimento automatico (ML). Questa comunità interdisciplinare emergente comprende chimici, scienziati dei materiali, fisici, matematici e informatici, che uniscono le forze per contribuire all'entusiasmante tema dell'apprendimento automatico e dell'intelligenza artificiale per molecole e materiali.

Il libro, nato da una serie di workshop, fornisce un'istantanea di questo campo in rapido sviluppo. Contiene materiale didattico che spiega le basi necessarie in chimica, fisica e apprendimento automatico per fornire un facile punto di partenza ai lettori interessati. Inoltre, sono inclusi numerosi documenti di ricerca che definiscono lo stato dell'arte attuale. Il libro si articola in cinque parti (Fondamenti, Incorporazione della conoscenza preliminare, Apprendimento profondo delle rappresentazioni atomistiche, Simulazioni atomistiche e Scoperta e progettazione), ciascuna preceduta da un commento editoriale che inserisce le rispettive parti in un contesto scientifico più ampio.