Un problema que con técnicas clásicas requería tiempos de cálculo que superarían la edad del universo.
De un artículo de Alberto Zaragoza LermaAlbertigues
En una época en la que todo parece que está al alcance de la inteligencia artificial, un grupo de investigadores de la Universidad de Nuevo México y del Laboratorio Nacional de Los Álamos han desarrollado un marco computacional que aborda un gran desafío en la física estadística.
El marco en cuestión es conocido como THOR, que utiliza algoritmos de redes tensoriales para comprimir y evaluar de forma eficiente las integrales configuracionales y las ecuaciones diferenciales parciales extremadamente grandes, que son fundamentales para determinar las propiedades termodinámicas y mecánicas de los materiales.
Boian Alexandrov, científico de IA de Los Álamos, el cual dirigió este proyecto, destaca que "la integral configuracional, que captura las interacciones entre partículas, es muy difícil y lleva mucho tiempo evaluarla, especialmente en aplicaciones de la ciencia de los materiales que implican presiones extremas o transiciones de fase.
Determinar con precisión el comportamiento termodinámico profundiza nuestra comprensión científica de la mecánica estadística y aporta información a áreas clave como la metalurgia".mpliar
Un problema que ahora puede resolverse de forma rápida y precisa
La integral configuracional se ha considerado durante mucho tiempo algo imposible de resolver, tal y como señala Dimiter Petsev, profesor del Departamento de Ingeniería Química y Biológica de la Universidad de Nuevo México, que también destaca el hecho de que "las técnicas de integración clásicas requerirían tiempos de cálculo que superarían la edad del universo, incluso con los ordenadores moderno".
Ahora, gracias a métodos como THOR, existe un nuevo estándar con el que calcular de forma rápida y precisa la integral configuracional.
Tal y como destaca Duc Truong, científico de Los Álamos, "este avance sustituye las simulaciones y aproximaciones centenarias de la integral configuracional por un cálculo basado en los principios fundamentales
El "cálculo del primer principio" es un método para calcular propiedades físicas directamente a partir de magnitudes físicas básicas, como la masa y la carga, la fuerza de Coulomb de un electrón, etc., basado en el principio de la mecánica cuántica.
En otras palabras, el cálculo deriva las propiedades físicas directamente del principio básico, sin introducir parámetros de ajuste ni modelado, utilizados para encontrar la concordancia entre los cálculos teóricos y los resultados experimentales.
A partir de la interacción de Coulomb entre electrones, núcleos atómicos y núcleo atómico-electrón, las propiedades de los materiales (principalmente las propiedades electrónicas) se calculan de forma no empírica.
Gracias a la gran mejora del rendimiento informático, los cálculos para sistemas que contienen muchos átomos se han vuelto posibles con menor coste y alta velocidad, lo que ha hecho que este método sea cada vez más popular. Este método es indispensable para predecir las propiedades de nuevos materiales y comprender las propiedades de los materiales existentes.
En el campo de la TEM, se utiliza para el estudio de estructuras finas de espectros EELS que reflejan la densidad de estados de los materiales.
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