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分子模擬顯示了水分子在高密度液相中的結(jié)構(gòu)及其如何移動。圖片來源：佐治亞理工學(xué)院

科技日報(bào)記者 劉霞

美國一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在最新一期《物理評論快報(bào)》上刊發(fā)論文稱，他們借助機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來理解水在零下100℃的行為。最新研究不僅能讓科學(xué)家更好地理解水，也為更好地從理論上理解各種物質(zhì)開辟了更多途徑。

水是人們 最熟悉、接觸最頻繁的物質(zhì)之一，但實(shí)際上它還有很多未解之謎。在過去30年里，科學(xué)家們從理論上認(rèn)為，當(dāng)冷卻到零下100℃這樣的極低溫度時(shí)，水可能會分 離成兩種不同密度的液相，且這兩種液相就像油和水一樣不相容，這可能有助于解釋水的一些奇怪行為，比如其為何會隨著冷卻而變得不那么致密。

但在實(shí)驗(yàn)室里幾乎不可能研究上述現(xiàn)象，因?yàn)樗谌绱说偷臏囟认潞芸炀蜁Y(jié)晶成冰。在本研究中，美國佐治亞理工學(xué)院和普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家求助于機(jī)器學(xué)習(xí)模型，發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)有力的計(jì)算證據(jù)，支持水的液—液相變。

研究人員在超級計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了分子模擬。他們分析了水分子如何移動，并在不同水溫和壓力下表征了液體結(jié)構(gòu)，模擬了高密度和低密度液體之間的相分離。他們還使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法計(jì)算了水分子之間相互作用的能量，該模型執(zhí)行計(jì)算的速度明顯快于傳統(tǒng)技術(shù)，從而使模擬能更有效地進(jìn)行。

測試的一 些條件非常極端，這些條件并不天然存在于地球上，但可能存在于太陽系的各種水環(huán)境——從木衛(wèi)二海洋到彗星中心的水中。因此，這些發(fā)現(xiàn)也可幫助研究人員更好 地解釋和預(yù)測水的奇怪和復(fù)雜的物理化學(xué)特性，為水在工業(yè)過程中的使用提供更有意義的信息，也有助科學(xué)家開發(fā)出更好的氣候模型。

研究人員指出，這是第一次能夠以這種精度研究水的相變，機(jī)器學(xué)習(xí)方法可擴(kuò)展到研究其他難以模擬的材料（如聚合物）和化學(xué)反應(yīng)等復(fù)雜現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞： 機(jī)器學(xué)習(xí) 研究人員 分子模擬 佐治亞理工學(xué)院