Алгоритм помог разработать перспективные материалы для защиты от лазерного излучения
Ученые из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка), Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Москва) предложили комплексную методологию, которая открывает путь к рациональному дизайну функциональных материалов, особенно в условиях дефицита экспериментальных данных. В ее основе лежит алгоритм CORRELATO (от англ. CORRELation Algorithm for Target Optimization), разработанный профессором РАН Александром Толбиным. В отличие от «черных ящиков» искусственных нейросетей, которые требуют тысяч примеров для обучения и не объясняют того, что они делают, CORRELATO генерирует простые и понятные математические формулы.
«Главное преимущество нашего метода — его интерпретируемость и работа с малыми данными, — комментирует руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, доктор химических наук Александр Толбин. — Синтез и изучение новых материалов — это дорого и долго, собрать большую базу данных часто невозможно. Наш алгоритм превращает это ограничение в преимущество, позволяя делать точные прогнозы на основе всего 20–30 молекул. Он дает ученым не просто ответ, а понимание физико-химических причин, почему один материал работает лучше другого».
В исследовании алгоритм был использован для анализа серии из 24 специально синтезированных фталоцианиновых красителей. CORRELATO не только точно предсказал их эффективность в качестве оптических ограничителей, но и выявил ключевые параметры, управляющие их свойствами: поляризуемость, дипольный момент и интеграл переноса заряда. Разделив молекулы на группы и построив для каждой отдельную модель, ученые добились рекордной точности прогноза с ошибкой менее 5%. «Полученные аналитические критерии формируют основу для замкнутого цикла разработки, — отмечает Александр Толбин. — Теперь мы можем проводить компьютерный скрининг, целенаправленно синтезировать самые перспективные кандидаты и сразу проверять их. Это радикально ускоряет и удешевляет создание новых оптических материалов».