Yapay Zeka Sayesinde, Kızılötesi Spektrumlar Dakikalar İçinde Çözümlenebilecek
Bilim insanları, moleküler kızılötesi spektrumlarını tahmin etmeye yönelik yapay zekaya dayalı bir yöntem geliştirmeyi başardılar. Bu kimyasal ‘parmak izleri’, yalnızca yüksek kalitede küçük moleküller için ortak tahmin teknikleriyle simüle edilebiliyor.
Fakat araştırmacılar, daha öncelerde mümkün olmadığı düşünülen simülasyonları yapay zeka sayesinde hayata geçirmeyi başardılar. Yapay zeka araştırma alanındaki köklü ilerlemeler, son on yıl içerisinde bu alanda etkileyici gelişmelere yol açtı. Şoförsüz araçların yanı sıra arama motorları ve spam filtreleri gibi günlük uygulamalar da, yapay zeka alanındaki yöntemlerin çok yönlülüğünü gösteriyor. Kızılötesi spektroskopisi, moleküller dünyaya ilişkin fikir edinmek için elimizde bulunan en değerli deneysel yöntemlerden birisidir.
Kızılötesi spektrumlar, madde ve malzemelerin bileşimi ve özellikleri hakkında bilgi veren kimyasal parmak izleridir. Çoğu durumda, bu spektrumlar çok karmaşıktır. Dolayısıyla, detaylı bir analiz yapabilmek için bilgisayar destekli simülasyonlar vazgeçilmezdir. Kuantum kimyasal hesaplamalar prensipte kızılötesi spektrumları kesin olarak tahmin etmeyi sağlar. Ancak pratikteki uygulanabilirlikleri açısından durumu ele aldığınızda, spektrumlarla ilişkili yüksek hesaplama uğraşları gerektiğinden bu durum bir zorluk oluşturur. Bu nedenle, güvenilir kızıl ötesi spektrumlar ancak nispeten küçük kimyasal sistemler için hesaplanabilir. Viyana Üniversitesi Kimya Fakültesi’nden Philipp Marquet’in önderliğindeki uluslararası bir araştırma grubunun yaptığı çalışmada, yapay zeka kullanarak bu simülasyonları hızlandırmanın bir yolu bulundu.
Bilim insanları, bu yöntemi geliştirmede, insan beyninin matematiksel modelleri olan ‘sözde’ yapay sinir ağlarını kullandı. Bu ağlar, kızılötesi spektrumların modellenmesi için gerekli olan karmaşık kuantum mekaniksel ilişkileri, sadece birkaç örnek üzerinden öğrenebilme yeteneğine sahip. Bilim insanları bu yöntem ile, süper bilgisayarlar kullanılsa bile binlerce yıl sürebilecek simülasyonları yalnızca birkaç dakika içerisinde uygulayabildiler. Üstelik bunu, güvenilirlikten de ödün vermeden gerçekleştirmeyi başardılar. Yani araştırmacılar, şimdiye kadar kullanılan simülasyon teknikleriyle üstesinden gelinemeyen kimyasal problemleri simüle edebildiler. Yaptıkları çalışmada elde ettikleri sonuçlar üzerinden, araştırmacılar, gelecekte deneysel kızılötesi spektrumların analizinde geliştirdikleri spektrum tahmin yönteminin yaygın olarak kullanılabileceğini düşünüyor.