Cercetătorii folosesc inteligența artificială pentru a explora structura apei

Apa, unul dintre cele mai studiate și mai importante elemente pentru viață, continuă să ridice întrebări fundamentale în lumea științifică. O cercetare realizată cu ajutorul inteligenței artificiale oferă un nou sprijin pentru ipoteza potrivit căreia, la nivel molecular, apa nu este un lichid uniform, ci un amestec din două stări lichide diferite, aflate într-o transformare continuă. Descoperirea ar putea explica o serie de proprietăți neobișnuite ale apei și ar deschide noi direcții de cercetare în biologie, chimie și medicină.

Inteligența artificială a identificat modele pe care cercetătorii le caută de zeci de ani. Potrivit publicației Live Science, citată de Mediafax, cercetătorii au folosit un sistem bazat pe inteligență artificială pentru a analiza structura moleculară a apei, iar rezultatele indică existența a două forme lichide distincte: una cu densitate mai mare și alta cu densitate mai redusă. Această idee, cunoscută drept „ipoteza celor două stări ale apei”, este discutată de comunitatea științifică de mai multe decenii.

Conform teoriei, cele două structuri coexistă și se transformă permanent una în cealaltă, în funcție de condițiile existente. Un sistem de învățare profundă a analizat milioane de date. În locul metodelor clasice de cercetare, echipa a apelat la un model de învățare profundă nesupravegheată, un tip de inteligență artificială capabil să descopere singur tipare în volume foarte mari de informații, fără să primească instrucțiuni despre ce anume trebuie să identifice. Prin această metodă au fost analizate zeci de milioane de date, un volum de informații care, în mod obișnuit, ar necesita ani sau chiar decenii de cercetare.

Analiza a arătat că procesul prin care cele două structuri moleculare se transformă una în cealaltă diferă în funcție de condițiile fizice în care se află apa. Studiul ar putea explica proprietățile neobișnuite ale apei. Rezultatele cercetării au fost publicate în luna iunie în revista Nature Physics și susțin că schimbările dintre cele două structuri moleculare sunt reale. Autorii consideră că această descoperire ar putea explica numeroase comportamente neobișnuite ale apei, observate de-a lungul timpului.

Spre deosebire de majoritatea lichidelor, apa nu continuă să devină tot mai densă pe măsură ce temperatura scade. Ea atinge densitatea maximă în jurul valorii de 4 grade Celsius, după care începe să se dilate, fenomen care permite gheții să plutească la suprafață. În același timp, apa reacționează diferit la variațiile de temperatură față de alte lichide și prezintă modificări neobișnuite ale vâscozității în anumite condiții de presiune. Cercetătorii suspectează că toate aceste anomalii sunt legate între ele și au aceeași explicație moleculară.

Următorul pas: confirmarea rezultatelor. Echipa dezvoltă în prezent un model de învățare automată mai avansat, cu scopul de a verifica și consolida concluziile studiului. Cercetătorii speră că noul sistem va putea descrie cu mai mare precizie modul în care apar proprietăți precum densitatea, vâscozitatea sau comportamentul apei la temperaturi diferite. Dacă ipoteza va fi confirmată, implicațiile ar putea depăși domeniul fizicii. Întrucât majoritatea proceselor biologice și farmaceutice se desfășoară în apă, o înțelegere mai profundă a structurii sale moleculare ar putea explica mai bine modul în care proteinele, sărurile și moleculele medicamentelor interacționează în soluție și ar putea contribui la dezvoltarea unor noi aplicații în medicină și industrie.