Про це розповідає KURAZH
Науковці з Національної прискорювальної лабораторії SLAC розробили інноваційну модель штучного інтелекту MOLEXA, яка здатна реконструювати тривимірну структуру молекул після їх руйнування під впливом потужного рентгенівського лазера. Цей проривний підхід дозволяє відновити форму молекули навіть після так званого кулонівського вибуху, коли вона розлітається на окремі іони через сильне відштовхування позитивних зарядів.
Обмеження традиційних методів і нові можливості
Класичні методи дослідження молекул, зокрема електронна мікроскопія, вимагають фіксації або заморожування зразка. Через це практично неможливо побачити молекулу у природному стані та відстежити її рух. Альтернативна технологія, відома як Coulomb Explosion Imaging, полягає у вибиванні електронів з молекули потужним рентгенівським імпульсом, що призводить до її миттєвого руйнування. Втім, реконструювати початкову структуру з хаотичної хмари іонів — задача надзвичайно складна, що вимагає складної математичної обробки.
Як працює MOLEXA і результати тестування
Модель MOLEXA (Molecular Structure Reconstruction from Coulomb Explosion Imaging) базується на генеративних алгоритмах штучного інтелекту, які проходять навчання на великій кількості симульованих сценаріїв. Спочатку система аналізувала точні, але обмежені дані, після чого була донавчена на великому масиві менш точних симуляцій. Такий підхід дозволив зменшити похибку у визначенні геометрії молекул удвічі у порівнянні з попередніми технологіями.
Реальні експерименти, проведені на установці European XFEL, продемонстрували, що MOLEXA успішно відтворює структуру простих молекул, таких як вода, тетрафторметан та етанол. Поки що модель працює з молекулами до 10 атомів, але її ключова перевага — здатність відновлювати структуру навіть за неповної інформації, коли частина іонів не була зафіксована детекторами. Це робить метод максимально придатним для лабораторних умов, де ідеальних вимірювань досягти неможливо.
“Головна фішка в тому, що ШІ здатен відновити структуру навіть за неповних даних — наприклад, коли детектор не встиг зафіксувати частину іонів. Це робить метод значно універсальнішим для реальних лабораторних умов, де ідеальних вимірювань не існує”.
У перспективі науковці планують створювати не лише статичні зображення, а й так звані «молекулярні фільми», щоб спостерігати хімічні реакції у реальному часі. Якщо цю технологію вдасться масштабувати на великі молекули, а особливо білки, вона може суттєво вплинути на розвиток фармакології, дозволяючи глибше зрозуміти механізми дії ліків на молекулярному рівні.
