Научници уз помоћ вјештачке интелигенције дошли до закључка: Вода је можда мјешавина двије течности

Међутим, било је веома тешко пронаћи директне молекуларне доказе за ову микроскопску трансформацију. Сада истраживачи тврде да су, уз помоћ вјештачке интелигенције, коначно успјели у томе.

„Тешко је то замислити. Постоји само једна вода, зар не?“, рекао је Сјао Ченг Зенг, коаутор нове студије, држећи флашу воде у руци. То питање га је навело да истражи научну литературу, гдје је пронашао могуће објашњење – хипотезу о два стања воде.

Према његовим ријечима то му је привукло пажњу, јер постоје бројни научни радови о томе, али не и директни докази.

Резултати истраживања могли би не само да потврде постојање ове дуго тражене молекуларне промене, већ и да објасне бројна необична својства воде.

Већина течности постаје гушћа како се хлади, али вода се понаша другачије. Њена густина расте до око четири степена Целзијуса, након чега почиње да се шири, због чега лед плута на површини. Вода такође боље одолева промјенама температуре од сличних течности и показује необичне промјене вискозности под одређеним притисцима. Научници су документовали бројне аномалије повезане са водом и сумњају да су све оне међусобно повезане.

Бања Лука

Шибаревић: Седмодневна агонија, без воде 1.500 мјештана Пискавице, биће предузете мјере

Модел два стања представља покушај да се пронађе јединствено објашњење за ова својства.

Тридесетогодишња претпоставка

Зенг проучава воду још од краја деведесетих година прошлог вијека, када се као постдокторанд бавио процесом замрзавања течности. Са хипотезом о два стања први пут се озбиљније сусрео око 2006. године на научним конференцијама. Ипак, годинама је ту идеју остављао по страни јер је сматрао да је сувише сложена за директно истраживање.

То се промјенило око 2016. године, када су истраживачи почели да објављују експерименталне доказе да се суперрасхлађена вода може раздвојити на облике високе и ниске густине.

Прије око двије и по године, Зенг је овај проблем поверио постдокторанду Ливену Лију. Умјесто да понови традиционалне приступе који су друге истраживачке групе већ довели у ћорсокак, Ли је предложио примјену „ненадгледаног дубоког учења“ – облика вјештачке интелигенције која сама препознаје обрасце у подацима без претходно дефинисаних упутстава.

„Тако је вјештачка интелигенција била приморана да сама учи, ствара и истражује“, објаснио је Зенг.

Тим је спровео обимне симулације молекуларне динамике. Праћено је кретање и међусобна интеракција стотина хиљада молекула воде, при чему је генерисано више десетина милиона података.

„Традиционално би вам био потребан велики број студената да све то анализирају. Уз помоћ рачунара и вјештачке интелигенције, Лију је за то било потребно можда годину и по дана“, рекао је Зенг. Према његовој процјени, без вјештачке интелигенције исти посао могао би да потраје и читаву деценију.

Два пута ка истом циљу

Вјештачка интелигенција је издвојила такозване „реакционе координате“ – мали број кључних параметара који описују како се локална структура молекула воде мења из гушћег у ређи облик и обратно.

Истраживачи су открили да начин на који једна структура прелази у другу зависи од услова у окружењу. У већини случајева прелаз се одвија такозваном „полукружном“ путањом, уз савладавање само једне енергетске баријере.

Међутим, близу границе између воде високе и ниске густине, слично као на температури на којој лед и течна вода могу истовремено да постоје, молекули могу да прате сложенију „пуну кружну“ путању са чак три енергетске баријере.

Савјети

Алкохол и вода - комбинација која може бити кобна

Зенг то пореди са успоном на планину која је преполовљена – са једне стране налази се блага падина, а са друге стрма литица. Већина планинара бира лакши пут, што одговара полукружној путањи. Али близу границе између два стања, као да планина поново постаје цијела, омогућавајући обилазак читавог врха – што представља пуну кружну путању.

Заједно са својим колегама развија напреднији модел машинског учења како би додатно потврдили добијене резултате. Надају се да ће касније успјети да их повежу са својствима као што су густина, вискозност и температура воде.

Ипак, потврда ових структура у стварној води неће бити једноставна. Зенг сматра да ће бити потребне нове и изузетно осјетљиве експерименталне методе, попут оних које развија „Pacific Northwest National Laboratory”, чији су истраживачи већ раније пронашли посредне спектроскопске доказе о двострукој природи воде.

„Када ово буде потврђено експериментима, овај модел ће нам помоћи да разумијемо како вода реагује са природом“, закључио је Зенг, преноси РТС.