Благодаря новаторскому сочетанию машинного обучения и атомно-силовой микроскопии исследователи из Китая раскрыли молекулярную структуру поверхности «предварительно растаявшего» льда, разгадав давнюю загадку, связанную с жидкоподобным слоем, образующимся на ледяных поверхностях. Как подробно описано в исследовании, опубликованном в журнале Physical Review X, этот подход также может быть более широко применен для выявления особенностей поверхности, которые слишком сложны для разрешения с помощью существующих методов микроскопии. Общие сведения о предплавлении и его значении Хотя лед имеет четко определенную температуру плавления, на его поверхности может образовываться тонкий, похожий на жидкость слой даже при температурах значительно ниже нуля. Этот эффект, известный как «предварительное плавление», впервые был отмечен более 170 лет назад Майклом Фарадеем в ходе его тщательных наблюдений за таянием льда. С тех пор этот эффект широко исследовался на предмет его влияния на такие свойства, как трение, химическая реактивность и химия атмосферы, и был использован в самых разных областях, от криоконсервации до фигурного катания. Однако, «несмотря на эту долгую историю, микроскопическая структура предварительно расплавленного слоя остается плохо изученной», — говорит Цзяни Хун из Пекинского университета, один из соавторов исследования. «Это во многом связано с тем, что экспериментальный доступ к неупорядоченным межфазным структурам и их динамике на атомном уровне чрезвычайно затруднен». Достижения в области обработки изображений и машинного обучения В своей предыдущей работе команда Хонга под руководством Лимэй Сюй из Пекинского университета добилась значительных успехов в разработке метода изучения структуры поверхности льда на начальной стадии предплавления. Их подход включал атомно-силовую микроскопию (АСМ): метод, который собирает информацию путем перемещения крошечного механического зонда по поверхности образца. Сканируя зонд на контролируемом расстоянии над поверхностью, прибор преобразует мельчайшие изменения силы, действующей на кончик зонда, в электрический сигнал, что позволяет исследователям составлять карты топологических поверхностных ландшафтов вплоть до атомного масштаба. Однако при наблюдении за тонкими особенностями, проявляющимися в процессе предварительного плавления, даже такого уровня разрешения недостаточно. Поскольку АСМ по своей природе чувствительна к поверхности, она не может полностью восстановить трехмерные атомные структуры неупорядоченных поверхностей только на основе поверхностного контраста. В своем последнем исследовании команда Сюй решила эту задачу, объединив данную методику с системой машинного обучения , специально обученной для обнаружения этих особенностей. Для обучения алгоритма они использовали моделирование молекулярной динамики , дополненное реалистичным экспериментальным шумом. Благодаря такому подходу им наконец удалось реконструировать особенности поверхности на молекулярном уровне, которые невозможно было выявить с помощью АСМ или предсказать только на основе моделирования. «Эти экспериментально полученные структуры могут служить реалистичными отправными точками для моделирования, позволяя нам исследовать динамику межфазных границ и фазовые переходы, которые ранее были недоступны», — объясняет Хонг. Открытие аморфного поверхностного слоя В диапазоне температур от –152 °C до –93 °C новые модели впервые показали, что на поверхности льда образуется «аморфный» слой , в котором лед еще находится в твердом состоянии, но молекулы воды в нем не имеют упорядоченной кристаллической структуры, характерной для обычного кристаллического льда. «Этот слой демонстрирует сильное топологическое нарушение порядка, сохраняя при этом динамику, характерную для твердого тела, и постепенно превращается в квазижидкий слой по мере повышения температуры», — объясняет Хонг. Исследователи уверены, что их открытие переосмысливает микроскопическую картину льда до его растопления и открывает совершенно новый взгляд на то, как растет и развивается его кристаллическая поверхность при температурах значительно ниже нуля. Однако, помимо решения этой давней загадки, они также надеются, что их новая методика может быть более широко применена для фиксации трудноуловимых особенностей поверхности. «Система АСМ, основанная на машинном обучении, предоставляет мощный инструмент на атомном уровне для исследования неупорядоченных интерфейсов, фазовых переходов и дефектов материалов, имеющий широкий потенциал применения в каталитических интерфейсах, функциональных материалах и биологических системах», — говорит Хонг....
Сообщает android-robot.com
Новость из рубрики: Технологии, Наука
Поделиться новостью:
Топ новости часа
Топ новости часа- Установить зарядной станции для электромобиля правильно...
- Американский певец Джейсон Деруло повторил скандальный номер Егора Крида, из-за которого тот конфликтовал с Екатериной Мизулиной...
- Pantum расширяет линейку для бизнеса: представлены новые А3 МФУ серии UTILITY с фокусом на безопасность и эффективность...
- Футбольный тренер Жозе Моуринью оставил счёт почти на 1 млн долларов за номер в Four Seasons после ухода из "Фенербахче"...
- Учёные нашли решение проблемы снижения безопасности ИИ при оптимизации для маломощных устройств...
- Сплиттер на автомобиль – что это и зачем он нужен...
21:07, 07 Авг Платформа может сделать машинное обучение более прозрачным и доступным То, что начиналось как докторский проект, превратилось в веб-сайт, ежегодно посещаемый 120 000 уникальных посетителей. С помощью платформы OpenML исследователь Ян ван Рейн вносит вклад в развитие открытой науки, стремясь сделать машинное обучение бо...
14:07, 15 Фев Машинное обучение раскрывает скрытые аспекты надежного хранения информации В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters , исследователи использовали машинное обучение для обнаружения нескольких новых классов двумерных запоминающих устройств — систем, способных надежно хранить информацию, несмотря ...
14:14, 10 Дек Разработка технической карты сварки В производстве и строительстве ключевым фактором безопасности и качества является строгое соблюдение технологических процессов. Особенно это актуально для сварочных работ на объектах повышенной опасности, где малейшее отклонение от нормы может приве...
20:07, 20 Фев Машинное обучение помогает решить центральную проблему квантовой химии Применяя новые методы машинного обучения к исследованиям в области квантовой химии, ученые Гейдельбергского университета добились значительных успехов в вычислительной химии. Они совершили крупный прорыв в решении многолетней дилеммы квантовой химии...
13:36, 18 Дек Матрица судьбы как зеркало жизни и скрытых возможностей Интерес к самопознанию всегда был частью человеческой природы. В разные эпохи люди искали ответы в философии, религии и науке, а сегодня всё чаще обращаются к нумерологии. Одним из самых глубоких и наглядных инструментов считается Матрица судьбы на ...
01:07, 25 Дек Машинное обучение помогает роботам четко видеть в полной темноте с помощью инфракрасного излучения От зон стихийных бедствий до подземных туннелей — роботов все чаще отправляют туда, куда людям небезопасно. Но во многих из этих мест отсутствует естественное или искусственное освещение, что затрудняет эффективную работу роботизированных систем, ко...
13:07, 20 Сен Обучение модели DeepSeek R1 обошлось в сотни раз дешевле, чем обучение базовых моделей OpenAI: названа точная сумма Китайский разработчик DeepSeek заявил, что потратил 294 000 долларов на обучение своей модели R1, что значительно меньше показателей, озвученных американскими конкурентами. В начале года DeepSeek произвела фурор со своей новой моделью, с тех пор ком...
19:07, 01 Окт Павел Дуров ответил на тюремную загадку про два стула В новом интервью Лексу Фридману Павел Дуров поделился своим взглядом на известную тюремную загадку про два стула (с "пиками точёными" и фаллосами). По мнению 40-летнего предпринимателя, правильный ответ не в том, чтобы выбрать один из двух одинаково...
20:07, 28 Мар После таяния снега гортензию нужно обязательно разбудить: к лету даже безжизненные кусты превратятся в пышные шапки Прогород Многие садоводы весной с тревогой смотрят на гортензии: спящие почки внизу куста не просыпаются, а новые побеги не появляются. Другие, наоборот, обнаруживают мощные хлысты из основания и не знают — радоваться или пугаться. Разбираемся, как ...
15:07, 25 Окт Xiaomi выпустила очиститель воды с функцией заморозки льда и нагрева Xiaomi выпустила многофункциональный очиститель воды. Новое устройство объединяет функции очистки воды, приготовления льда и мгновенного нагрева. ОсобенностиMijia Desktop Water Purifier Ice-Making Edition оснащён системой генерации льда переменной ч...
07:07, 14 Апр Тайник под мантией: ученые раскрыли загадку несовпадения возраста земной коры Земля похожа на нерадивого бухгалтера: цифры в её "главной книге" не сходятся на триллионы тонн. Речь о свинце. Геологи десятилетиями ломали голову, куда подевался первичный запас этого металла. Изотопный состав земной коры упорно твердит, что плане...
07:07, 08 Авг Антарктические каньоны усиливают таяние льда и рост уровня мирового океана Учёные сделали тревожное открытие: подо льдами Антарктиды прячется целая сеть из 332 каньонов, ранее неизвестных науке. Некоторые из них уходят вглубь Земли более чем на 4000 метров, что делает их одними из самых глубоких подводных форм рельефа, ког...
15:07, 05 Апр Плазма в реакторе ведет себя неслучайно: в США разрешил многолетнюю загадку тепловой нагрузки в термоядерных реакторах Исследователи из Принстонской лаборатории физики плазмы (Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL) обнаружили важный фактор, который влияет на поведение плазмы в диверторе термоядерного реактора. Как показала работа, именно вращение плазменного ядр...
21:07, 04 Фев Лёгкий способ избавиться от льда на лобовом стекле за 30 секунд без скребка: готовлю копеечное средство и не "парюсь" всю зиму Прогород Утро, мороз, а на лобовом стекле — не иней, а полноценная ледяная броня. Знакомо? Рука сама тянется к скребку, хотя умом понимаешь: это битва на истощение, с риском поцарапать стекло. Но есть путь проще, быстрее и дешевле. Способ, который и...
02:07, 09 Авг Обучение тренеров на предприятии – инвестиция в будущее Сегодня учебную площадку РЦК Брянской области посетили гости, представители предприятия ООО «НовоТехРейл» (г. Новозыбков)- Денис Лях, Николай Приходько и Вадим Кожемяко. Предприятие находится на финишном этапе реализации проекта по производительност...
11:07, 14 Авг Обучение торговле вместе с "Академией Форекс" Многим людям известно, что лучшей школой трейдинга считается «Академия Форекс». Именно она поможет сделать торговлю на Форекс прибыльной. Существует много факторов, которые нужно учитывать в трейдинге. Главное это знание технического и ф...
21:07, 07 Авг Семейное обучение: как пройти аттестацию легко и официально Выбор семейного образования для ребенка требует решения вопроса подтверждения знаний и получения документов об образовании без посещения обычной школы. Современные возможности обеспечивают комфортный процесс организации аттестации. Принцип семейного...
21:07, 17 Фев Обучение человеческим навыкам, которые ИИ не может заменить Новое исследование Университета Эдит Коуэн (ECU) предполагает, что эмоциональная грамотность может быть одним из важнейших навыков, которые студенты могут освоить не только для построения отношений, но и для своего образования и будущей карьеры. В н...
12:07, 08 Окт Обучение рабочим профессиям в Новосибирске: перспективы и возможности В последние годы наблюдается значительный рост интереса к обучению рабочим профессиям в Новосибирске. Это связано с изменениями на рынке труда, где высококвалифицированные специалисты становятся все более востребованными. Актуальные рабочие професси...
03:07, 10 Сен Российские ученые улучшили обучение рекомендательных систем ИИ В пресс-службе Яндекса сообщили, что российские исследователи разработали подход, который позволяет повысить точность работы рекомендательных систем искусственного интеллекта (ИИ). Проверки показали, что использование новой методики увеличивает каче...
15:07, 03 Фев Учись и зарабатывай – как One World AI превращает обучение в прибыльную инвестицию Главная проблема большинства удаленных курсов обучения кроется не в самом материале, а в недостаточной мотивации. Студенту достается сложная тема, а он ждет ответа от куратора несколько часов. Теперь такая проблема решается быстро благодаря наличию ...
10:07, 12 Авг Эффект музыки на здоровье и обучение: исследования и практическое применение В последнее время все больше исследований показывают, что музыка может оказывать положительный эффект на здоровье и обучение. В данной статье будет рассмотрено, как музыка влияет на организм и ум, а также показано ее практическое применение в медици...
20:07, 18 Сен Стартовало обучение стратегическим коммуникациям для медиаспециалистов из шести стран Обучение на российской программе «Мастерская новых медиа», созданной АНО «Диалог» и Мастерской управления «Сенеж» президентской платформы «Россия – страна возможностей», началось для 80 специалистов. В число участников вошли продюсеры, сценаристы, у...
18:07, 10 Мар Обучение глубокого ИИ становится более стабильным за счет прогнозирования собственных ошибок Искусственный интеллект теперь играет в го, рисует и даже общается, как человек. Однако остается одно существенное различие: для работы ИИ требуется гораздо больше электроэнергии, чем человеческому мозгу. Ученые давно задаются вопросом: «Как мозг мо...
00:07, 06 Дек Дистанционное обучение в Москве: как выбрать качественную программу и эффективно учиться удалённо Дистанционное обучение в Москве за последние годы превратилось из вспомогательной опции в полноценную и востребованную форму образования для школьников, студентов и взрослых профессионалов. В условиях высокой динамики рынка труда, необходимости пост...
19:07, 07 Мар Обучение использованию ИИ может сыграть решающую роль в борьбе с растущим числом мошеннических схем Новое исследование Университета Абертей показывает, что наиболее эффективный способ защиты людей от мошенничества с использованием голосов ИИ — это не традиционные предупреждающие сообщения, а информирование людей о том, насколько продвинутыми и дос...
21:07, 03 Ноя Роботы, которые обучаются непосредственно на месте работы: AgiBot впервые внедрила обучение с подкреплением в реальном мире на производстве Компания AgiBot, специализирующаяся на разработке воплощённого интеллекта (embodied intelligence), объявила о первом в мире успешном применении своей технологии обучения с подкреплением в реальных условиях (RW-RL) на производственной линии Longcheer...