ИИ, который понимает химические принципы… Ускорение разработки новых лекарств и материалов​

От того, насколько стабильно связаны атомы, составляющие материал, зависит, прослужит ли батарея смартфона дольше или удастся ли разработать новый препарат для лечения неизлечимых заболеваний. Суть «молекулярного дизайна» заключается в поиске того, как расположить эти бесчисленные атомы так, чтобы сформировать наиболее стабильную молекулу. До сих пор этот процесс был таким же трудным, как поиск самой низкой долины в огромном горном хребте, требуя огромного времени и затрат. Исследователи из KAIST разработали новую технологию, которая использует искусственный интеллект для быстрого и точного решения этого процесса.

KAIST объявил 10 февраля, что исследовательская группа профессора Ву Ён Кима на факультете химии разработала «Риманову модель шумоподавления (R-DM)» — модель искусственного интеллекта, которая понимает физические законы, управляющие молекулярной стабильностью, для прогнозирования структур.

Наиболее важной особенностью этой модели является то, что она напрямую учитывает «энергию» молекулы. В то время как существующие модели искусственного интеллекта просто имитируют форму молекул, R-DM уточняет структуру, учитывая силы, действующие внутри молекулы. Исследовательская группа представила молекулярную структуру в виде карты, на которой более высокая энергия изображена в виде холмов, а более низкая энергия — впадин, спроектировав ИИ, который будет двигаться вперед и находить долины с наименьшей энергией.

R-DM завершает молекулу, перемещаясь по этому энергетическому ландшафту, избегая нестабильных структур в поисках наиболее стабильного состояния. При этом применяется математическая теория «римановой геометрии», в результате чего ИИ изучает фундаментальный закон химии: «материя предпочитает состояние с наименьшей энергией».

Экспериментальные результаты показали, что R-DM достиг почти в 20 раз более высокой точности, чем существующие модели искусственного интеллекта, сокращая ошибки прогнозирования до уровня, почти неотличимого от точных квантово-механических расчетов. Это представляет собой самый высокий в мире уровень производительности среди технологий прогнозирования молекулярной структуры на основе искусственного интеллекта.

Эту технологию можно использовать в различных областях, включая разработку новых лекарств, материалы для аккумуляторов нового поколения и разработку высокоэффективных катализаторов. Ожидается, что он послужит «симулятором искусственного интеллекта», который значительно ускорит исследования и разработки за счет значительного сокращения процесса молекулярного проектирования, который раньше занимал много времени. Кроме того, он имеет большой потенциал в области охраны окружающей среды и безопасности, поскольку может быстро предсказывать пути химических реакций в ситуациях, когда эксперименты затруднены, таких как химические аварии или распространение опасных веществ.

Профессор Ву Юн Ким заявил: «Это первый случай, когда искусственный интеллект понял основные принципы химии и самостоятельно оценил молекулярную стабильность. Это технология, которая может фундаментально изменить способ разработки новых материалов».

Ву Дж, Ким С, Ким Дж. Х., Ким Вай.
Риманова модель шумоподавления для оптимизации молекулярной структуры с химической точностью.
Национальная вычислительная наука. 2026, 2 января. doi: 10.1038/s43588-025-00919-1