الذكاء الاصطناعي يُقوّض كيمياء المواد، مُلخّصًا أبرز نتائج الأبحاث العلمية في عام 2024

الذكاء الاصطناعي للعلوم هو "النموذج الخامس" للاكتشاف العلمي.لقد بدأنا ثورة بحثية علمية جديدة، ويبدو هذا التغيير واضحا بشكل خاص في مجال كيمياء المواد.

قل وداعًا للنموذج التقليدي الذي يعتمد على "الاعتماد على الخبرة + التجربة والخطأ". في البحث والتطوير للمواد القائمة على الذكاء الاصطناعي، توفر الذكاء الاصطناعي وسائل مهمة في المحاكاة العلمية، والتنبؤ بالنماذج، والتجارب عالية الإنتاجية، والتوصيف الآلي، وما إلى ذلك، مما يمكن أن يقلل بشكل فعال من تكلفة البحث والتطوير للمواد الجديدة وتحسين كفاءة البحث والتطوير.

بالنظر إلى عام 2024 الذي يقترب من نهايته، فقد حقق مجال كيمياء المواد أخبارًا جيدة بشكل متكرر بدعم من الذكاء الاصطناعي، وظهرت المزيد والمزيد من نتائج الأبحاث ذات القيمة العالية. باعتبارها واحدة من أوائل المجتمعات التي تركز على الذكاء الاصطناعي للعلوم، تلتزم HyperAI بتعزيز نشر الذكاء الاصطناعي للعلوم من خلال وسائل مختلفة مثل تفسير الأوراق المتطورة وتنظيم جلسات المشاركة الأكاديمية عبر الإنترنت / دون الاتصال بالإنترنت من وقت لآخر.

في هذا الوقت من وداع القديم والترحيب بالجديد، قمنا باختيار وتصنيف الأوراق المتطورة التي تم تفسيرها خلال عامي 2023-2024. تسلط هذه المقالة الضوء على أبحاث الذكاء الاصطناعي في مجال كيمياء المواد. انقر على عنوان الورقة أو التفسير الصيني أدناه للانتقال إلى صفحة تفسير الورقة. آمل أن يكون مفيدًا لك.

01،عنوان الورقة:التصميم التركيبي بمساعدة التعلم الآلي للسبائك الحرارية عالية الإنتروبيا ذات القوة واللدونة المثلى

الترجمة الصينية:اختراق الحد الأقصى لأداء درجة الحرارة العالية 1200 درجة مئوية! استخدمت جامعة العلوم والتكنولوجيا في بكين التعلم الآلي لتصنيع 24 سبيكة حرارية عالية الإنتروبيا مع ليونة ممتازة في درجة حرارة الغرفة.
محتوى البحث:قام فريق من جامعة العلوم والتكنولوجيا في بكين بدمج إطار عمل متعدد الأهداف للتحسين من خلال التعلم الآلي والبحث الجيني وتحليل المجموعات والتغذية الراجعة التجريبية للعثور على سبائك عالية الإنتروبيا مقاومة للحرارة ذات قوة مثالية في درجات الحرارة العالية ومرونة في درجة حرارة الغرفة.
المجلة المنشورة:الهندسة، 2024.09

02،عنوان الورقة:مجموعة بيانات ونماذج المواد غير العضوية Open Materials 2024 (0Mat24)

الترجمة الصينية:يغطي تقريبا الجدول الدوري للعناصر! تُصدر Meta مجموعة بيانات OMat24 مفتوحة المصدر، تحتوي على 110 مليون نتيجة حسابية DFT
محتوى البحث:أصدرت Meta مجموعة البيانات مفتوحة المصدر OMat24 والنموذج المدرب مسبقًا EquiformerV2. تحتوي مجموعة بيانات OMat24 على أكثر من 110 مليون نتيجة لحساب DFT تركز على التنوع البنيوي والتكويني.

المجلة المنشورة:arXiv، 2024.10

03،عنوان الورقة:شبكة عصبية بيانية للتضمين في المجموعة الشاملة للتنبؤ المباشر بالأطياف الضوئية من الهياكل البلورية

الترجمة الصينية:استنادًا إلى 944 من بيانات المواد، أصدرت جامعة توهوكو ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نموذج GNNOpt، الذي نجح في تحديد مئات الخلايا الشمسية والمواد المرشحة الكمومية.
محتوى البحث:أطلق باحثون من جامعة توهوكو ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في اليابان نموذج GNNOpt يعتمد على الشبكات العصبية الرسومية، والذي حدد بنجاح 246 مادة ذات كفاءة تحويل الطاقة الشمسية تتجاوز 32% و296 مادة كمية ذات أوزان كمية عالية.
المجلة المنشورة:المواد المتقدمة، 2024.06

04،عنوان الورقة:التعلم شبه الخاضع للإشراف للتنبؤ بعمر البطارية القابل للتفسير في عدد قليل من اللقطات

الترجمة الصينية:تم تحسين دقة التنبؤ بعمر بطارية الليثيوم بواسطة 20%! أصدر فريق جامعة شنغهاي جياو تونغ طريقة التعلم شبه الخاضعة للإشراف PBCT لاستخراج المعلومات المخفية من البيانات غير المصنفة
محتوى البحث:استخدم فريق من جامعة شنغهاي جياو تونغ تقنية التعلم شبه الخاضع للإشراف للتنبؤ بعمر البطارية، وتم تحسين دقة التنبؤ بواسطة 20%.
المجلة المنشورة:جول، 2024.03

05،عنوان الورقة:ChemLLM: نموذج اللغة الكيميائية الكبيرة

الترجمة الصينية:أصدر مختبر شنغهاي للذكاء الاصطناعي برنامج ChemLLM، الذي يغطي 7 ملايين من بيانات الأسئلة والأجوبة، مع قدرات احترافية مماثلة لبرنامج GPT-4
محتوى البحث:أصدر مختبر الذكاء الاصطناعي في شنغهاي برنامج ChemLLM، وهو نموذج لغوي كيميائي كبير يمكنه أداء مهام مختلفة في مجال الكيمياء من خلال تفاعلات الحوار. أداؤه في المهام الأساسية قابل للمقارنة بأداء GPT-4. قام الباحثون بدمج المعرفة الكيميائية المنظمة في نظام الحوار، مما وضع معيارًا جديدًا لتطوير برامج الماجستير في القانون في مختلف المجالات العلمية.
المجلة المنشورة:arXiv، 2024.02

06،عنوان الورقة:تفسير قوة الامتصاص الكيميائي باستخدام تجارب حذف الميزات المستندة إلى AutoML

الترجمة الصينية:تسريع تصميم المحفز، تقوم مجموعة أبحاث He Yulian في جامعة شنغهاي جياوتونغ باستخراج المعرفة تلقائيًا استنادًا إلى AutoML
محتوى البحث:استنادًا إلى التعلم الآلي التلقائي (AutoML)، قام فريق من المعهد المشترك لجامعة شنغهاي جياو تونغ باستكشاف العامل الذي يهيمن على طاقة الامتصاص الكيميائي للمتفاعلات على سطح المحفز، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لتحسين تصميم المحفز.
المجلة المنشورة:وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، 2024.03

07،عنوان الورقة:التصميم والبناء متعدد المستويات في لف الغشاء النانوي للكشف الضوئي الحساس للزاوية ثلاثي الأبعاد

الترجمة الصينية:تتسارع وتيرة صناعة الإلكترونيات الدقيقة نحو عصر ما بعد مور! تقوم مجموعة أبحاث مي يونغفينج في جامعة فودان بدمج تقنية DNN والأغشية النانوية لتحليل زاوية الضوء الساقط بدقة
محتوى البحث:قام فريق جامعة فودان بدمج الشبكات العصبية العميقة وتجميع الأغشية الرقيقة النانوية لتطوير سلسلة من أجهزة الكشف الضوئية الهيكلية ثلاثية الأبعاد التي يمكنها تحقيق التنبؤ عالي الدقة لزاوية الضوء الساقط ولديها إمكانات كبيرة في مجالات مثل الأجهزة القابلة للارتداء والأثاث الذكي وأنظمة القيادة الذكية.
المجلة المنشورة:نيتشر كوميونيكيشنز، 2024.04

08،عنوان الورقة:نظرية وظيفية لكثافة الشبكة العصبية تعتمد على تقليل الطاقة المتغيرة

الترجمة الصينية:عصر جديد من استكشاف المواد! أصدر فريق Xu Yong و Duan Wenhui من جامعة Tsinghua إطار عمل وظيفي لكثافة الشبكة العصبية لفتح الصندوق الأسود للتنبؤ بالهيكل الإلكتروني!
محتوى البحث:واقترح فريق جامعة تسينغهوا إطار عمل لنظرية كثافة الشبكة العصبية الوظيفية للتغلب على أوجه القصور في حسابات DFT التقليدية للهياكل المادية، والتي تستغرق وقتًا طويلاً وتكون معقدة.
المجلة المنشورة:رسائل المراجعة الفيزيائية، 2024.08

09،عنوان الورقة:التنبؤ بالتركيب الرجعي باستخدام إطار عمل التعلم العميق القابل للتفسير استنادًا إلى مهام التجميع الجزيئي

الترجمة الصينية:جامعة شاندونغ تطور خوارزمية التعلم العميق القابلة للتفسير RetroExplainer لتحديد المسار الرجعي للمركبات العضوية في 4 خطوات
محتوى البحث:قامت جامعة شاندونغ وجامعة العلوم والتكنولوجيا الإلكترونية في الصين بتطوير خوارزمية تعلم عميق قابلة للتفسير، RetroExplainer، والتي يمكنها تحديد المسار الرجعي للمركبات العضوية في 4 خطوات وإعطاء المتفاعلات المتاحة بسهولة، مما يوفر أداة قوية للبحث الرجعي في الكيمياء العضوية.
المجلة المنشورة:نيتشر كوميونيكيشنز، 2023.10

10.عنوان الورقة:مواد ومضات الأشعة السينية القابلة للتشتت في الماء والتي تتيح الطلاء والمزج مع مواد البوليمر لتطبيقات متعددة

الترجمة الصينية:اختراق جديد في مجال المواد المركبة المرنة! فريق بحثي من جامعة خبي يطور ثلاث مواد جديدة باستخدام ومضات الأشعة السينية المبتكرة
محتوى البحث:نجح فريق من جامعة خبي وجامعة جينت في تطوير مادة وميضية ذات تشتت جيد في الماء وحساسية عالية للأشعة السينية، كما قاموا بتطوير ثلاث مواد باستخدام مواد وميضية قابلة للتشتت في الماء.
المجلة المنشورة:نيتشر كوميونيكيشنز، 2024.03

11.عنوان الورقة:نهج شامل قائم على المحولات للتنبؤات عالية الدقة لامتصاص الغاز في الأطر المعدنية العضوية

الترجمة الصينية:جامعة تسينغهوا تقود إصدار نموذج Uni-MOF، الذي يحدد بفعالية 630 ألف تكوين مكاني ثلاثي الأبعاد ويتنبأ بقدرة الامتصاص لـ MOFs
محتوى البحث:اقترحت فرق من جامعة تسينغهوا، وجامعة كاليفورنيا، ريفرسايد، ومعهد بكين للاستخبارات العلمية، وغيرها نموذج التعلم الآلي، Uni-MOF، للتنبؤ بسلوك الامتصاص لمواد الإطار المعدنية العضوية ثلاثية الأبعاد. يتم استخدام النموذج للتنبؤ بأداء الامتزاز للمواد النانوية لمختلف الغازات في ظل ظروف عمل مختلفة.
المجلة المنشورة:نيتشر كوميونيكيشنز، 2024.03

12.عنوان الورقة:نموذج المواد العالمية لنظرية الكثافة الوظيفية للتعلم العميق هاميلتونيان

الترجمة الصينية:الشبكات العصبية تحل محل نظرية الكثافة الوظيفية! مجموعة أبحاث تسينغهوا تطلق نموذج المواد العالمي DeepH، محققة تنبؤًا فائق الدقة
محتوى البحث:واقترح فريق جامعة تسينغهوا نموذج المواد العالمي DeepH، والذي يمكن استخدامه للتنبؤ ببنية المواد وخصائصها، مما يدل على جدوى بناء "نموذج مواد كبير".
المجلة المنشورة:نشرة العلوم، 2024.06

13.عنوان الورقة:إطار عمل للذكاء الاصطناعي التوليدي يعتمد على نموذج الانتشار الجزيئي لتصميم الأطر المعدنية العضوية لالتقاط الكربون

الترجمة الصينية:مختبر أرجون الوطني يصدر إطار عمل للذكاء الاصطناعي التوليدي لتسريع ابتكار الأطر العضوية المعدنية
محتوى البحث:أطلق مختبر أرجون الوطني في الولايات المتحدة إطار عمل توليدي للذكاء الاصطناعي يسمى GHP-MOFsassemble، والذي يمكنه إنشاء وتجميع هياكل MOF جديدة بشكل عشوائي، وفحص هياكل MOFs شديدة الاستقرار، واختبار قدرتها على امتصاص ثاني أكسيد الكربون.
المجلة المنشورة:كيمياء الاتصالات، 2024.02

14.عنوان الورقة:فحص بمساعدة التعلم الآلي لأكسيد موصل للبروتون قائم على الكوبالت/الحديد للقطب الهوائي لخلية أكسيد صلب بروتوني

الترجمة الصينية:قام الأكاديمي يي سي يو من جامعة قوانغتشو بتطوير نموذج خوارزمية التعلم الآلي الذي يمكن استخدامه للتنبؤ بمادة P-SOC من خلال فحص مواد البطاريات بالذكاء الاصطناعي
محتوى البحث:قام باحثون من جامعة قوانغتشو بإنشاء نموذج التعلم الآلي يعتمد على خوارزمية تعزيز التدرج الشديد، والذي يمكن استخدامه لفحص أقطاب الهواء P-SOC.
المجلة المنشورة:المواد الوظيفية المتقدمة، 2023.12

15.عنوان الورقة:التعرف على تناسق المواد والتنبؤ بالخصائص يتم إنجازه من خلال تمثيل كبسولة البلورة

الترجمة الصينية:طورت مجموعة البحث التابعة لـ Li Huashan و Wang Biao في جامعة Sun Yat-sen نموذج التعلم الآلي SEN للتنبؤ بخصائص المواد بدقة عالية
محتوى البحث:قام فريق جامعة صن يات صن بتطوير نموذج التعلم الآلي المسمى SEN والذي يمكنه إدراك التفاعلات بين التناظرات البلورية المتأصلة ومجموعات البنية المادية بدقة.
المجلة المنشورة:نيتشر كوميونيكيشنز، 2023.08

16.عنوان الورقة:التنبؤ بخطوط امتصاص الماء وأداء التبريد بمساعدة التعلم الآلي

الترجمة الصينية:استخدمت مجموعة البحث التابعة للي سونغ في جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا التعلم الآلي للتنبؤ بدرجات حرارة امتصاص الماء للمواد المسامية
محتوى البحث:أنشأ فريق من جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا نموذجًا للتعلم الآلي من خطوتين لتدريب الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بمعلمات درجة حرارة امتصاص الماء وأداء التطبيق اللاحق بناءً على المعلمات الهيكلية للمادة.
المجلة المنشورة:مجلة كيمياء المواد أ، 2023.09

17.عنوان الورقة:FlowLLM: مطابقة التدفق لتوليد المواد باستخدام نماذج لغوية كبيرة كتوزيعات أساسية

الترجمة الصينية:تمت زيادة كفاءة إنتاج المواد المستقرة بواسطة 300%! أصدرت Meta FAIR نموذج توليد المواد FlowLLM، مع مجموعة بيانات تغطي أكثر من 45000 مادة
محتوى البحث:أصدر مختبر Meta FAIR وجامعة أمستردام بشكل مشترك نموذج توليد المواد FlowLLM، والذي زاد من كفاءة توليد المواد المستقرة بما يزيد عن 300% وكفاءة توليد مواد SUN بما يقرب من 50%.
المجلة المنشورة:NeurIPS 2024، 2024.10

18.عنوان الورقة:توسيع نطاق التعلم العميق لاكتشاف المواد

الترجمة الصينية:800 سنة متقدمة عن البشرية؟ DeepMind تطلق GNoME، باستخدام التعلم العميق للتنبؤ بـ 2.2 مليون بلورة جديدة
محتوى البحث:أطلقت شركة جوجل DeepMind أداة التعلم العميق GNoME، والتي اكتشفت 2.2 مليون بلورة جديدة في فترة قصيرة من الزمن، منها 380 ألف بلورة جديدة لها هياكل مستقرة ويمكن أن تصبح مواد محتملة للبحث والتطوير.
المجلة المنشورة:الطبيعة، 2023.11

19.عنوان الورقة:مطيافات إعادة البناء المتوافقة مع CMOS مع مرنانات فابري بيرو المتكاملة ذاتية المرجع

الترجمة الصينية:المقال الغلاف لمجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم! فريق صيني يصدر مطيافًا دقيقًا متكيفًا مع الذكاء الاصطناعي يمكن إنتاجه على مستوى الرقاقة
محتوى البحث:واقترح فريق جامعة فودان تصميمًا جديدًا لمطياف إعادة بناء مصغر يمكن تصنيعه على مستوى الرقاقة باستخدام عمليات الدائرة المتكاملة الناضجة وله حجم بمقياس المليمتر، وهو ما يكفي لتلبية معظم احتياجات اختبار الطيف المصغر.
المجلة المنشورة:وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، 2024.08

20.عنوان الورقة:التدريب على الوضع الأمامي الكامل للشبكات العصبية البصرية

الترجمة الصينية:إنجاز كبير في مجال الرقائق البصرية المحلية! يستخدم فريق تسينغهوا الشبكة العصبية لإنشاء أول بنية تدريبية للحوسبة البصرية الذكية الكاملة
محتوى البحث:قام فريق من جامعة تسينغهوا بتطوير طريقة التعلم الكامل (FFM) والتي من المتوقع أن تعزز تطوير الشبكات العصبية للتعلم العميق والإدراك فائق الحساسية والفوتونيات الطوبولوجية.
المجلة المنشورة:الطبيعة، 2024.08

واحد وعشرونعنوان الورقة:مغناطيسات دائمة فائقة القوة مع موصلات فائقة تعتمد على الحديد من خلال تصميم عملية يعتمد على البيانات والباحثين

الترجمة الصينية:ولادة أقوى مغناطيس فائق التوصيل مصنوع من الحديد! علماء يصممون نظام بحث جديد يعتمد على التعلم الآلي، بقوة مجال مغناطيسي أعلى بمقدار 2.7 مرة من الرقم القياسي السابق
محتوى البحث:نجح علماء بريطانيون ويابانيون في استخدام تقنية الذكاء الاصطناعي لإنشاء أقوى مغناطيس فائق التوصيل مصنوع من الحديد في العالم.
المجلة المنشورة:مواد NPG آسيا، 2024.06

إثنان وعشرون ،عنوان الورقة:نموذج كهروكيميائي مبسط لبطاريات أيونات الليثيوم يعتمد على التعلم التجميعي

الترجمة الصينية:في إطار إعادة تشكيل حدود أداء بطاريات الليثيوم، اقترح فريق كانج جيان تشيانج من جامعة ووهان للتكنولوجيا نموذجًا كهروكيميائيًا مبسطًا يعتمد على التعلم التجميعي
محتوى البحث:واقترح فريق من جامعة ووهان للتكنولوجيا نموذجًا كهروكيميائيًا مبسطًا يمكنه التنبؤ بدقة بالتغيرات في تركيز أيونات الليثيوم على سطح جزيئات القطب وبالتالي التنبؤ بجهد البطارية.
المجلة المنشورة:آي ساينس، 2024.05

ثلاثة وعشرين ،عنوان الورقة:املأ الفراغ: أساليب التعلم العميق القابلة للنقل لاستعادة معلومات المجال المادي المفقودة

الترجمة الصينية:املأ الفراغات في مساحة المادة: يستخدم معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا التعلم العميق لحل مشاكل الاختبار غير المدمرة
محتوى البحث:استخدم علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) التعلم العميق لتطوير تقنية يمكنها استعادة الأجزاء المفقودة من مادة ما باستخدام معلومات محدودة ومراقبة السطح بشكل أكبر لتحديد البنية الداخلية للمادة.
المجلة المنشورة:المواد المتقدمة، 2023.03

أربعة وعشرونعنوان الورقة:تعزيز تصميم السبائك المقاومة للتآكل من خلال معالجة اللغة الطبيعية والتعلم العميق

الترجمة الصينية:الذكاء الاصطناعي "المُضاد للفساد"، معهد ماكس بلانك الألماني يجمع بين معالجة اللغة الطبيعية والشبكات العصبية العميقة لتطوير سبائك مقاومة للتآكل
محتوى البحث:قام معهد ماكس بلانك لأبحاث الحديد في ألمانيا بدمج الشبكات العصبية العميقة (DNN) ومعالجة اللغة الطبيعية (NLP) لتطوير شبكة عصبية عميقة واعية بالعملية لاستكشاف تأثيرات العناصر المختلفة على مقاومة التآكل في السبائك.
المجلة المنشورة:التقدم العلمي، 2023.08

25.عنوان الورقة:استراتيجية شاملة للتعلم الآلي لتصميم محفزات ضوئية عالية الأداء

الترجمة الصينية:تستخدم جامعة تسينغهوا التعلم الآلي القابل للتفسير لتحسين محفزات الأنود الضوئي للمساعدة في تحليل الماء ضوئيًا لإنتاج الهيدروجين
محتوى البحث:استخدم فريق من جامعة تسينغهوا التعلم الآلي لتحسين المحفز المساعد للفوتونود BiVO(4).
المجلة المنشورة:مجلة كيمياء المواد أ، 2023.10

26.الورق الأصلي:التعلم الآلي الشامل لاستجابة الأنظمة الذرية للحقول الخارجية

الترجمة الصينية:قامت مجموعة أبحاث جيانج بين في جامعة تكنولوجيا العلوم والتكنولوجيا بتطوير FIREANN لتحليل استجابة الذرات للمجالات الخارجية
محتوى البحث:التفاعل بين الأنظمة الكيميائية والمجالات الخارجية أمر بالغ الأهمية. قام فريق من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين بتطوير شبكة عصبية ذرية مدمجة متكررة مستحثة بالمجال (FIREANN)، والتي يمكنها وصف الاتجاه المتغير لطاقة النظام بدقة عندما تتغير شدة المجال الخارجي واتجاهه، ويمكنها أيضًا التنبؤ باستجابة النظام لأي ترتيب.
المجلة المنشورة:نيتشر كوميونيكيشنز، 2023.10

ما ورد أعلاه هو أحدث الأبحاث في مجال الذكاء الاصطناعي + كيمياء المواد والتي تم تلخيصها في هذا العدد. لمزيد من الأوراق البحثية حول الذكاء الاصطناعي والطب الحيوي، والصحة الطبية، والأرصاد الجوية وعلم المحيطات، نراكم في المرة القادمة.

وأخيرًا، دعوني أشارككم صالونًا تقنيًا! سيتم افتتاح المؤتمر السادس لـ Meet AI Compiler في شنغهاي في 28 ديسمبر. انقر على الصورة لمعرفة المواضيع التي شاركها المحاضر وامسح رمز الاستجابة السريعة للتسجيل مباشرة.