Previsão da energia cinética de sistemas quânticos moleculares utilizando inteligência artificial
A Carl-Zeiss-Stiftung financia um projeto de investigação na interface entre a química, a física e a investigação em IA
Os métodos de inteligência artificial devem ajudar a prever a energia cinética dos electrões nas moléculas com base na sua densidade eletrónica. É esta a preocupação de um projeto de investigação interdisciplinar da Universidade de Heidelberg, situado na interface entre a química, a física e a investigação em IA. O objetivo do projeto "Química Quântica sem Orbitais" é prever as propriedades de sistemas muito mais complexos do que até agora tem sido possível. O projeto foi iniciado pelo Prof. Dr. Fred Hamprecht e pelo Prof. Dr. Andreas Dreuw do Centro Interdisciplinar de Computação Científica e pelo Prof. Dr. Maurits W. Haverkort do Instituto de Física Teórica. A Carl-Zeiss-Stiftung atribuiu mais de 745.000 euros para financiar o trabalho de investigação durante um período de dois anos.
Na física clássica, a energia cinética dos corpos é calculada através da fórmula massa vezes velocidade ao quadrado. No entanto, ao nível das moléculas, isto não é assim tão simples, como sublinha Fred Hamprecht, líder do projeto. Estas são constituídas por núcleos de carga positiva que interagem com os electrões de carga negativa que as rodeiam. Neste caso, a energia cinética dos electrões depende do espaço de que dispõem: quanto menor for o espaço, maior será a energia cinética. Para a calcular, é necessária uma descrição complicada com uma "função de onda", que depende simultaneamente das coordenadas de todos os electrões. Segundo os investigadores de Heidelberg, é teoricamente possível obter a energia total a partir da densidade total dos electrões, que é muito mais simples. No entanto, até à data, não existe uma fórmula suficientemente exacta para a energia cinética que o torne possível.
No contexto do projeto "Química Quântica sem Orbitais", financiado pela Carl-Zeiss-Stiftung, o Prof. Hamprecht, o Prof. Dreuw e o Prof. Haverkort pretendem utilizar métodos de IA para prever a energia cinética dos electrões nas moléculas com base apenas na densidade eletrónica. Haverkort pretendem utilizar métodos de IA para prever a energia cinética dos electrões nas moléculas com base apenas na densidade dos electrões, o que permitirá examinar sistemas moleculares complexos através da mecânica quântica, sem necessidade de uma descrição complicada com uma "função de onda". Fred Hamprecht faz investigação sobre métodos de inteligência artificial para as ciências naturais, centrando-se atualmente na química quântica. Andreas Dreuw investiga questões químicas e físicas com a ajuda de métodos modernos de computação e de química quântica. Os projectos de investigação de Maurits W. Haverkort visam prever as propriedades de sistemas quânticos complexos e de materiais quânticos com base em novos métodos e modelos teóricos.
A Carl-Zeiss-Stiftung financia o projeto "Química Quântica sem Orbitais" no âmbito do seu programa "CZS Wildcard". Com este programa, a fundação apoia projectos de investigação interdisciplinares e não convencionais nas disciplinas STEM que se encontrem numa fase muito inicial de desenvolvimento e que envolvam pelo menos três cientistas.
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