Научная работа: машинное обучение, физика, вот это всё

| ~2 мин.
мехматмагистратура

Решил немного рассказать про то, чем я занимаюсь в магистратуре вместе с Сергеем Александровичем Гудой. Мне повезло попасть к нему (хотя, будем честными, неформальная рекомендация от Виталия Николаевича сводит везение к закономерности). Откровенно говоря, я весьма слабый студент с пробелами в разных дисциплинах и проблемами в самоорганизации, но научный руководитель у меня настолько классный, что хочется всё-таки соответствовать и заниматься делом.

Ладно, я отвлекся. Итак, к моей научной работе. Задача звучит следующим образом: с помощью алгоритмов машинного обучения необходимо по графику, который получается при спектростропии, предсказать возможную структуру молекулы, которая могла бы дать такой график.

Что? Молекулы, атомы? Спектроскопия? Андрей, ты что, на физфаке? Спокойно, я сейчас постараюсь всё объяснить.

При облучении молекулы рентгеновскими лучами электроны атомов возбуждаются и переходят с одного энергетического уровня на другой, а при прекращении облучения они возвращается назад на исходную орбиталь, причём в этот момент излучается некоторое количество энергии в виде фотонов, которые и регистрируются при спектроскопии.

Есть разные подходы для спектроскопии: XANES, RXD, SRXD и другие. Мы работаем с XANES, так как именно этим методом ученые у нас на физическом факультете получают спектры молекул с помощью дорогущего и увесистого оборудования. Мы же для расчетов используем симулятор FDMNES, разработанный французскими учеными Yves Joly и Yvonne Soldo-Olivier и доработанный при участии моего научного руководителя. То, как работает симулятор, отдельная история, которую я не в состоянии рассказать. Там каким-то образом ищутся решения уравнения Шрёдингера и вообще всякое непонятное происходит.

Мы уже более-менее активно работаем над решением около полутора-двух месяцев и сталкиваемся с различными проблемами:

Это весьма важная задача, решение которой могло бы помочь физикам и химикам в их профессиональной деятельности. Сейчас это происходит примерно следующим образом. Физики облучают раствор, в котором могут содержаться интересующие их кристаллы, получают спектр. Как-то эмпирически пытаются составить молекулу, получают её спектр через FDMNES. Потом они примерно по пикам и склонам на графике пытаются понять, та ли это молекула или нет. Если у нас всё получится, то это будет действительно классное открытие, которое упростит жизнь ученым.

Короче говоря, это вам не анкетирование для ЮФУ пилить.