A kvantumkémia eddig túl bonyolultnak tartott problémáinak megoldását is lehetővé teszi az az új számítási módszer, amelyet Legeza Örs, a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont tudományos tanácsadója és Menczer Andor az ELTE PhD-hallgatója dolgozott ki. A kutatók kimutatták, hogy a mesterséges intelligencia fejlesztésére tervezett grafikus processzorok (GPU-k) nemcsak gyorsak, hanem kellően pontosak is a kvantumkémiai számításokhoz.
Az erről szóló publikáció a Journal of Chemical Theory and Computation című tudományos lapban jelent meg.
A munka során a kutatók két rendkívül összetett molekuláris rendszert vizsgáltak meg sikeresen: a FeMoco és a citokróm P450 szerkezetét. A FeMoco kulcsszerepet játszik abban, hogy a légköri nitrogénből ammónia keletkezzen, a citokróm P450 pedig egy fontos májenzim, amely számos vegyi anyag lebontásában vesz részt. Ezeknek a rendszereknek a pontos leírása a számítógépes kémia egyik legnagyobb kihívása.
A kutatás során az NVIDIA Blackwell architektúra képességeit használták ki, amely hatékonyan tudja kezelni az ilyen összetett szimulációkat. A kutatók egy úgynevezett vegyes pontosságú számítási módszert alkalmaztak: ahol elegendő volt a közelítés, ott gyorsabb, kevésbé pontos számításokat végeztek, míg a kritikus lépésekben maximális pontosságot biztosítottak.
https://hvg.hu/tudomany/20250501_kvantumszamitas-elonyei-google-szerint
A megoldás alapja a DMRG módszer (Density Matrix Renormalization Group), amelyet Legeza Örs fejlesztett tovább. Ez az eljárás lehetővé teszi olyan rendszerek vizsgálatát, amelyekben sok egymással kölcsönható elektron van jelen – ezek különösen fontosak például katalízis vagy félvezetők működésének megértésében.
A kutatók eredményei azt mutatják, hogy az eredetileg mesterséges intelligenciára tervezett hardverek a kvantumkémia legnehezebb problémáival is nagy pontossággal képesek megbirkózni.
Hosszabb távon ez azt jelentheti, hogy a ma még szuperszámítógépeket igénylő kvantumkémiai számítások mindennapossá válhatnak, ami felgyorsíthatja új katalizátorok, félvezető anyagok és gyógyszerek fejlesztését.
„Azzal, hogy a vegyes pontosságú DMRG módszerrel kémiai pontosságot értünk el, gyakorlati utat nyitottunk a következő generációs Blackwell rendszerek alkalmazásához a katalízis, a bioszervetlen kémia és az anyagtudomány területén" – fogalmazott Legeza Örs.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.
