از نظر ماشینی برای درک نحوه استفاده از آب



برای بررسی ویژگی‌های قابل توجه آب که تحقیق در مورد آنها در کارخانه‌های غیرممکن است، از ماشین‌های کمکی استفاده می‌شود.

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، دهه‌ها است که باعث شگفت‌انگیز علمی شده است. در حدود ۳۰ سال اخیر، این نظریه را مطرح می‌کند که وقتی این محیط زیست بسیار پایین می‌آید، برای مثال ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد، ممکن است به دو فاز مایع با چگالی‌های متفاوت تبدیل شود. روغن و آب، این فازها با هم مخلوط نمی‌شوند و ممکن است به توضیح برخی از رفتارهای عجیب و غریب دیگر مانند اینکه چگونه با سرد شدن چگالی کمتری پیدا می‌کند، کمک کنند.

با این، مطالعه این پدیده در حال حاضر تقریبا غیرممکن است، زیرا آب در چنین دماهای بسیار پایینی سریع به یخ تبدیل می‌شود. اکنون، جوایز تحقیقاتی جدید در مؤسسه‌ی مدل‌های ماشینی برای درک بهتر تغییرات در فازهای آب استفاده کرده و راه‌های بیشتری را برای درک نظر فناوری آن‌ها ارائه کرده‌اند.

پژوهشگران با این روش به شواهد محاسباتی قوی در حمایت از انتقال مایع به مایع آب‌ها می‌توان از آنها در سیستم‌های واقعی که عملکرد آنها نیاز به آب دارد، استفاده کرد.

توماس گارتنر(Thomas Gartner)، استادیار دانشکده مهندسی شیمی و زیست مولکولی جورجیاتک، می‌گوید: ما این کار را با محاسبات شیمی کوانتومی بسیار دقیق انجام می‌دهیم و سعی می‌کنیم تا حد امکان به فیزیک واقعی و شیمی فیزیک (physical chemistry) در آب نزدیک باشد. این بار اولین بار است که کسی این انتقال را با دقت مطالعه کند.

فیزیک شیمی شاخه های دانش شیمی است که در آن، از قواعد و قوانین، برای حل مسائل شیمی استفاده می شود.

شبیه سازی آب

برای درک بهتر نحوه رفتار آب، انجام شبیه‌سازی‌های مولکولی در ابرایانه‌ها را انجام می‌دهند که آنها را با یک میکروسکوپ مجازی تشبیه می‌کند.

او می‌گوید: اگر یک میکروسکوپ بی‌نهایت قدرتمند داشته باشید، می‌توانید تا سطح مولکولی بزرگ‌سازی انجام دهید و حرکت و مولکول‌ها را در لحظه تماشا کنید. این کاری است که ما با ساختن یک فیلم محاسباتی انجام می دهیم.

مهم‌ترین روش حرکت مولکول‌ها را تجزیه و تحلیل کردند و ساختار آب را در دماها و فشارهای مختلف انجام دادند. آن‌ها همچنین فازهای انرژی را با چگالی بالا و کم را شبیه سازی کردند. آنها داده‌های جمع‌آوری و تنظیم دقیق الگوریتم‌های خود را برای کسب نتایج دقیق‌تر انجام دادند. اجرای شبیه سازی یک سال به طول انجام شده است.

یک دهه قبل، اجرای شبیه‌سازی‌های زمان‌بر و دقیق امکان‌پذیر نبود، اما ماشین‌های ماشینی یک میانبر فراهم می‌کند. از یک الگوریتم ماشینی استفاده می‌شود که از یک الگوریتم استفاده می‌کند. این مدل ماشینی، محاسبات را به طور قابل توجهی نسبت به روش های سنتی تسریع می کند و به شبیه سازی ها اجازه می دهد تا به نحوی بسیار کارآمدتر پیشرفت کنند.

ماشینی عالی و کامل نیست، بنابراین این شبیه‌سازی‌های زمان‌بر دقت پیش‌بینی‌ها را نیز بهبود بخشید. بررسی‌ها با دقت پیش‌بینی‌های خود را با انواع الگوریتم‌های شبیه‌سازی آزمایش کردند و اگر شبیه‌سازی‌های نتایج مشابهی بودند، آنگاه دقت کنید که می‌کردند.

گارتنر می‌گوید: یکی از چالش‌های این است که می‌توان آن‌ها را با هم مقایسه کرد، زیرا این کارها تجربی است که مطالعه آن تقریباً غیرممکن است.

فراتر از آب در زمین

برخی از شرایطی که دنبال آزمایش می‌شوند، شرایطی هستند که احتمالاً به طور عادی روی زمین وجود ندارد، اما به طور طبیعی می‌توان در محیط‌های آبی مختلف منظومه شمسی، از اقیانوس‌های قمر اروپا تا آب‌های موجود در مرکز ستاره‌های شهر، وجود داشته باشد. با این حال، این یافته‌ها می‌توانند به توضیح در توضیح و پیش‌بینی بهتر شیمی فیزیک عجیب و پیچیده آب کمک کنند و کاربردهای آب در فرآیندهای صنعتی و ساخت مدل‌های جوی را مشخص کنند.

انتهای پیام



منبع