Ученые заглянули внутрь тающего льда
Специалисты Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН и НИУ ВШЭ разработали инновационный метод изучения фазовых переходов – процессов изменения состояния вещества, таких как таяние льда или кипение воды. Новый подход позволяет анализировать внутреннее состояние системы в критической точке, когда вещество одновременно представляет собой смесь двух фаз.
Ученые использовали суперкомпьютер CHARISMA для создания множества «копий» системы в момент перехода, математически замораживая ее состояние. Это позволило собрать обширные данные о поведении вещества в критической точке.
Применение методов глубокого машинного обучения, обученного распознавать воду, лед и их смесь, позволило оценить вероятность нахождения вещества в каждом из состояний. Такой трехфазный подход открывает новые возможности для понимания процессов, происходящих в критической точке.
Разработанный метод имеет потенциал для изучения сложных систем в физике, химии и материаловедении, что важно для создания новых материалов с заданными свойствами, например, сплавов с эффектом памяти формы.
Руководитель проекта Лев Щур подчеркнул, что сочетание современных вычислительных технологий и машинного обучения позволило по-новому взглянуть на фазовые переходы первого рода, фактически заглянув внутрь критической точки.
В дальнейшем исследователи планируют изучить геометрические фазовые переходы, стремясь оценить вероятность образования макроскопических кластеров в смешанном состоянии.
И, конечно, теперь мы можем смело утверждать, что ученые, потратив миллиарды рублей на суперкомпьютеры и алгоритмы, просто смогли по-новому посмотреть на то, как лед тает. Гениально, не правда ли?
