Áttörést értek el magyar kutatók a kvantumkémiai számításokban

Új számítási módszert dolgoztak ki a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont és az Eötvös Loránd Tudományegyetem (ELTE) munkatársai, amely lehetővé teszi az eddig túl bonyolultnak tartott kvantumkémiai problémák megoldását - tájékoztatta a HUN-REN Magyar Kutatási Hálózat az MTI-t.A kutatók eredményeiket a Journal of Chemical Theory and Computation című szakfolyóiratban publikálták. Az új számítási módszert Legeza Örs, a HUN-REN Wigner FK tudományos tanácsadója és Menczer Andor, az ELTE PhD-hallgatója dolgozta ki - közölte a HUN-REN csütörtökön.

A kutatás széles körű nemzetközi együttműködésben valósult meg, amelyben a HUN-REN Wigner FK mellett az Nvidia, a Sandbox AQ, a Müncheni Műszaki Egyetem és a Pacific Northwest National Laboratory szakemberei vettek részt.

A közlemény szerint a kutatók bebizonyították, hogy a mesterséges intelligencia (MI) fejlesztésére tervezett grafikus processzorok (GPU-k) a gyorsaságuk mellett a kvantumkémiai számításokhoz szükséges pontossággal is rendelkeznek.

A szakemberek két rendkívül összetett molekuláris rendszer, a légköri nitrogén megkötésében kulcsszerepet játszó FeMoco, valamint a számos vegyi anyag lebontásáért felelős citokróm P450 májenzim szerkezetét vizsgálták meg sikeresen. Ezen rendszerek pontos modellezése eddig a számítógépes kémia legnagyobb kihívásai közé tartozott.

A munka során az Nvidia Blackwell architektúra képességeit használták ki, amely hatékonyan tudja kezelni az ilyen összetett szimulációkat. A kutatók egy speciális, úgynevezett vegyes pontosságú számítási módszert alkalmaztak, amely a kritikus lépéseknél maximális pontosságot, a kevésbé érzékeny szakaszokban pedig gyorsabb, kevésbé pontos számításokat jelentetett.

A megoldás alapját az úgynevezett DMRG (Density Matrix Renormalization Group) módszer adja, amelyet Legeza Örs fejlesztett tovább. Ez az eljárás lehetővé teszi olyan rendszerek vizsgálatát, amelyekben sok egymással kölcsönható elektron van jelen. Ezek különösen fontosak például a katalízis vagy a félvezetők működésének megértéséhez. Az eredmények igazolják, hogy az eredetileg MI-feladatokra tervezett hardverek a kvantumkémiai legnehezebb problémáival is nagy pontossággal képesek megbirkózni - írták.

A közlemény szerint 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 a közleményben Legeza Örs.

A kutatást a Magyar Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH), a Müncheni Műszaki Egyetem Hans Fischer Senior Fellowship programja és az amerikai Energiaügyi Minisztérium SPEC kezdeményezése támogatta.

(Forrás: MTI)