Predicción de la energía cinética de sistemas cuánticos moleculares mediante inteligencia artificial
La Carl-Zeiss-Stiftung financia un proyecto de investigación en la interfaz de la química, la física y la IA
Los métodos de inteligencia artificial deben ayudar a predecir la energía cinética de los electrones en las moléculas a partir de su densidad electrónica. Ésa es la preocupación de un proyecto de investigación interdisciplinar de la Universidad de Heidelberg, situado en la interfaz de la química, la física y la investigación en IA. El objetivo del proyecto "química cuántica sin orbitales" es predecir las propiedades de sistemas mucho más complejos de lo que ha sido posible hasta ahora. El proyecto fue iniciado por el Prof. Dr. Fred Hamprecht y el Prof. Dr. Andreas Dreuw, del Centro Interdisciplinario de Computación Científica, y el Prof. Dr. Maurits W. Haverkort, del Instituto de Física Teórica. La Carl-Zeiss-Stiftung ha destinado más de 745.000 euros a financiar el trabajo de investigación durante un periodo de dos años.
En física clásica, la energía cinética de los cuerpos se calcula con la fórmula masa por velocidad al cuadrado. Sin embargo, en el caso de las moléculas esto no es tan sencillo, como subraya el director del proyecto, Fred Hamprecht. Las moléculas están formadas por núcleos cargados positivamente que interactúan con los electrones cargados negativamente que los rodean. En este caso, la energía cinética de los electrones depende del espacio de que dispongan: cuanto menor sea el espacio, mayor será la energía cinética. Calcularla exige una complicada descripción con una "función de onda", que al mismo tiempo depende de las coordenadas de todos los electrones. Según los investigadores de Heidelberg, es teóricamente posible obtener la energía total a partir de la densidad total de los electrones, mucho más simple. Hasta ahora, sin embargo, no existía ninguna fórmula suficientemente precisa para la energía cinética que lo hiciera posible.
En el contexto del proyecto "Química cuántica sin orbitales", financiado por la Carl-Zeiss-Stiftung, los profesores Hamprecht, Dreuw y Haverkort quieren utilizar métodos de IA para predecir la energía cinética de los electrones en moléculas basándose únicamente en la densidad electrónica. Eso permitirá examinar sistemas moleculares complejos mediante la mecánica cuántica, sin necesidad de una descripción complicada con una "función de onda". Fred Hamprecht investiga métodos de inteligencia artificial para las ciencias naturales, centrándose actualmente en la química cuántica. Andreas Dreuw investiga cuestiones químicas y físicas con ayuda de modernos métodos computacionales y de química cuántica. Los proyectos de investigación de Maurits W. Haverkort pretenden predecir las propiedades de sistemas cuánticos complejos y materiales cuánticos a partir de métodos y modelos teóricos novedosos.
La Carl-Zeiss-Stiftung financia el proyecto "Química cuántica sin orbitales" en el contexto de su programa "CZS Wildcard". Con él, la fundación apoya proyectos de investigación interdisciplinarios y no convencionales en las disciplinas STEM que se encuentren en una fase muy temprana de desarrollo y en los que participen al menos tres científicos.
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