Новый ИИ научился моделировать движение жидкостей и поведение молекул
Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) и Университета Британской Колумбии представили универсальную нейросеть WorldParticle. Эта система способна с высокой точностью моделировать самые разные физические явления в рамках единой архитектуры.
Раньше исследователям приходилось разрабатывать отдельные программы со своими математическими уравнениями для каждой конкретной задачи: например, один симулятор — для течения жидкостей, а другой — для изменения формы деформируемых твердых объектов или молекул. Теперь эти процессы можно рассчитывать в одной среде.
Архитектура новой модели отходит от традиционного использования жестко запрограммированных формул. WorldParticle разбивает любой исследуемый объект, будь то сыпучий песок или сложный белок, на миллионы мельчайших трехмерных частиц. Опираясь на начальное положение и физические свойства этих точек, нейросеть шаг за шагом предсказывает траекторию их дальнейшего движения и изменения в пространстве.
По словам одного из авторов исследования Питера Ичен Чена, команда стремилась создать базовую ИИ-модель, которая будет работать «из коробки» для любого физического сценария. По своей структуре WorldParticle действительно напоминает алгоритмы вроде ChatGPT, однако вместо угадывания следующих слов в тексте она предсказывает поведение частиц.
Универсальность такого подхода решает важнейшую инженерную проблему — анализ взаимодействия объектов абсолютно разной природы. Если раньше для расчета того, как плещущаяся жидкость воздействует на упругий клапан резервуара, требовалась сложная синхронизация разных программ, то теперь WorldParticle обрабатывает обе среды одновременно. Алгоритм умеет выделять внешние силы (например, силу удара волны о препятствие) и корректировать поведение частиц с учетом этого воздействия.
Обработка миллионов частиц требует больших вычислительных мощностей, поэтому разработчики внедрили специальные методы сжатия и объединения данных. Это решение сохранило высокую детализацию симуляций, одновременно сделав систему масштабируемой.
В результате WorldParticle не только точнее традиционных методов справляется со сложными задачами вроде естественного осыпания гранулированных материалов, но и работает значительно быстрее. В частности, моделирование изменения структуры белков новая модель проводит примерно в 100 раз быстрее по сравнению с классическими численными симуляторами.
Разработчики планируют развивать технологию для создания полноценного цифрового конвейера научных открытий. Ожидается, что в будущем универсальная физическая модель WorldParticle поможет инженерам разрабатывать инновационные материалы, изучать эволюцию РНК, улучшать алгоритмы для мягкой робототехники и даже моделировать масштабные астрофизические явления, такие как столкновение и слияние галактик.
Подпишитесь на «Инк» в Telegram. Там мы пишем нескучным языком о самом важном для предпринимателей. Подписаться.
