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虚拟现实中的交互式量子化学

2019-05-27 09:43:00

布里斯托尔大学无形现实实验室(IRL)和苏黎世联邦理工学院的科学家们利用虚拟现实和人工智能算法来学习化学变化的细节。

在今天发表在“物理化学杂志”上的封面文章中，布里斯托大学和苏黎世联邦理工学院的研究人员描述了使用虚拟现实(VR)的高级交互和可视化框架如何使人们能够训练机器学习算法并加速科学发现。

该团队描述了他们设计最先进的开源VR软件框架的工作，该框架可以进行“即时”量子力学计算。

它允许研究科学家探索复杂分子重排的复杂物理模型，这些模型涉及化学键的形成和破坏，这是第一次使用虚拟现实来实现这样的事物。

该团队使用他们的交互式VR系统将量子化学“教授”到神经网络。

在IRL和布里斯托尔计算化学中心之间工作的主要作者Silvia Amabilino说：“生成数据集以向机器传授量子化学是一项长期挑战。

“我们的研究结果表明，人类直觉与VR相结合，可以生成高质量的训练数据，从而改善机器学习模型。”

在IRL，计算化学中心和数学学院之间工作的合着者Lars Bratholm博士补充说：“对于大多数科学计算工作流程来说，瓶颈就是处理能力。但机器学习创造了一个新的场景。瓶颈是能够快速生成高质量数据。“

皇家学会研究员David Glowacki博士是布里斯托尔计算机科学系和化学学院的IRL负责人，他说：“像VR这样的沉浸式工具为人类表达高水平的科学和设计洞察力提供了有效的手段。我们知道，这项工作是第一次使用VR框架生成用于训练神经网络的数据。“

科学和社会中机器学习和自动化的兴起引发了一系列重要问题，即我们应该在未来几十年内有意识地设计的科学未来。我们新兴未来的叙述往往将自动化作为最终目标，有时人们不清楚人类适合的地方。

来自ETH的Markus Reiher教授补充说：“这项工作表明，VR和AR等先进的可视化和交互框架使人类能够补充自动化机器学习方法并加速科学发现。

“该论文为科学如何在不久的将来发展提供了一个有趣的视角，人类将重点放在如何有效地训练机器上。”