虛擬現(xiàn)實中的交互式量子化學(xué)

布里斯托爾大學(xué)無形現(xiàn)實實驗室(IRL)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家們利用虛擬現(xiàn)實和人工智能算法來學(xué)習(xí)化學(xué)變化的細節(jié)。在今天發(fā)表在“物理化學(xué)雜志”上的封面文章中，布里斯托大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員描述了使用虛擬現(xiàn)實(VR)的高級交互和可視化框架如何使人們能夠訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)算法并加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)。該團隊描述了他們設(shè)計最先進的開源VR軟件??框架的工作，該框架可以進行“即時”量子力學(xué)計算。

它允許研究科學(xué)家探索復(fù)雜分子重排的復(fù)雜物理模型，這些模型涉及化學(xué)鍵的形成和破壞，這是第一次使用虛擬現(xiàn)實來實現(xiàn)這樣的事物。

該團隊使用他們的交互式VR系統(tǒng)將量子化學(xué)“教授”到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

在IRL和布里斯托爾計算化學(xué)中心之間工作的主要作者Silvia Amabilino說：“生成數(shù)據(jù)集以向機器傳授量子化學(xué)是一項長期挑戰(zhàn)。

“我們的研究結(jié)果表明，人類直覺與VR相結(jié)合，可以生成高質(zhì)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，從而改善機器學(xué)習(xí)模型。”

在IRL，計算化學(xué)中心和數(shù)學(xué)學(xué)院之間工作的合著者Lars Bratholm博士補充說：“對于大多數(shù)科學(xué)計算工作流程來說，瓶頸就是處理能力。但機器學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一個新的場景。瓶頸是能夠快速生成高質(zhì)量數(shù)據(jù)。“

皇家學(xué)會研究員David Glowacki博士是布里斯托爾計算機科學(xué)系和化學(xué)學(xué)院的IRL負責(zé)人，他說：“像VR這樣的沉浸式工具為人類表達高水平的科學(xué)和設(shè)計洞察力提供了有效的手段。我們知道，這項工作是第一次使用VR框架生成用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。“

科學(xué)和社會中機器學(xué)習(xí)和自動化的興起引發(fā)了一系列重要問題，即我們應(yīng)該在未來幾十年內(nèi)有意識地設(shè)計的科學(xué)未來。我們新興未來的敘述往往將自動化作為最終目標(biāo)，有時人們不清楚人類適合的地方。

來自ETH的Markus Reiher教授補充說：“這項工作表明，VR和AR等先進的可視化和交互框架使人類能夠補充自動化機器學(xué)習(xí)方法并加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

“該論文為科學(xué)如何在不久的將來發(fā)展提供了一個有趣的視角，人類將重點放在如何有效地訓(xùn)練機器上。”