Благодаря новаторскому сочетанию машинного обучения и атомно-силовой микроскопии исследователи из Китая раскрыли молекулярную структуру поверхности «предварительно растаявшего» льда, разгадав давнюю загадку, связанную с жидкоподобным слоем, образующимся на ледяных поверхностях.
Как подробно описано в исследовании, опубликованном в журнале Physical Review X, этот подход также может быть более широко применен для выявления особенностей поверхности, которые слишком сложны для разрешения с помощью существующих методов микроскопии.
Общие сведения о предплавлении и его значении Хотя лед имеет четко определенную температуру плавления, на его поверхности может образовываться тонкий, похожий на жидкость слой даже при температурах значительно ниже нуля.
Этот эффект, известный как «предварительное плавление», впервые был отмечен более 170 лет назад Майклом Фарадеем в ходе его тщательных наблюдений за таянием льда.
С тех пор этот эффект широко исследовался на предмет его влияния на такие свойства, как трение, химическая реактивность и химия атмосферы, и был использован в самых разных областях, от криоконсервации до фигурного катания.
Однако, «несмотря на эту долгую историю, микроскопическая структура предварительно расплавленного слоя остается плохо изученной», — говорит Цзяни Хун из Пекинского университета, один из соавторов исследования.
«Это во многом связано с тем, что экспериментальный доступ к неупорядоченным межфазным структурам и их динамике на атомном уровне чрезвычайно затруднен».
Достижения в области обработки изображений и машинного обучения В своей предыдущей работе команда Хонга под руководством Лимэй Сюй из Пекинского университета добилась значительных успехов в разработке метода изучения структуры поверхности льда на начальной стадии предплавления.
Их подход включал атомно-силовую микроскопию (АСМ):
метод, который собирает информацию путем перемещения крошечного механического зонда по поверхности образца.
Сканируя зонд на контролируемом расстоянии над поверхностью, прибор
преобразует мельчайшие изменения силы, действующей на кончик зонда, в электрический сигнал, что позволяет исследователям составлять карты топологических поверхностных ландшафтов вплоть до атомного масштаба.
Однако при наблюдении за тонкими особенностями, проявляющимися в процессе предварительного плавления, даже такого уровня разрешения недостаточно.
Поскольку АСМ по своей природе чувствительна к поверхности, она не может полностью восстановить трехмерные атомные структуры неупорядоченных поверхностей только на основе поверхностного контраста.
В своем последнем исследовании команда Сюй решила эту задачу, объединив данную методику с системой машинного обучения , специально обученной для обнаружения этих особенностей.
Для обучения алгоритма они использовали моделирование молекулярной динамики , дополненное реалистичным экспериментальным шумом.
Благодаря такому подходу им наконец удалось реконструировать особенности поверхности на молекулярном уровне, которые невозможно было выявить с помощью АСМ или предсказать только на основе моделирования.
«Эти экспериментально полученные структуры могут служить реалистичными отправными точками для моделирования, позволяя нам исследовать динамику межфазных границ и фазовые переходы, которые ранее были недоступны», — объясняет Хонг.
Открытие аморфного поверхностного слоя В диапазоне температур
от –152 °C до –93 °C новые модели впервые показали, что на поверхности льда образуется «аморфный» слой , в котором лед еще находится в твердом состоянии, но молекулы воды в нем не имеют упорядоченной кристаллической структуры, характерной для обычного кристаллического льда.
«Этот слой демонстрирует сильное топологическое нарушение порядка, сохраняя при этом динамику, характерную для твердого тела, и постепенно превращается в квазижидкий слой по мере повышения температуры», — объясняет Хонг.
Исследователи уверены, что их открытие переосмысливает микроскопическую картину льда до его растопления и открывает совершенно новый взгляд на то, как растет и развивается его кристаллическая поверхность при температурах значительно ниже нуля.
Однако, помимо решения этой давней загадки, они также надеются, что их новая методика может быть более широко применена для фиксации трудноуловимых особенностей поверхности.
«Система АСМ, основанная на машинном обучении, предоставляет мощный инструмент на атомном уровне для исследования неупорядоченных интерфейсов, фазовых переходов и дефектов материалов, имеющий широкий потенциал применения в каталитических интерфейсах, функциональных материалах и биологических системах», — говорит Хонг.
Сообщает android-robot.com
Новость из рубрики: Технологии и Hi-Tech
Поделиться новостью:
Топ новости часа
Топ новости часа- "Продолжаю верить в справедливость и закон". Владислав Бакальчук раскрыл детали судебных разбирательств с бывшей женой Татьяной Ким...
- В Курской области выявили 28 случаев фиктивной регистрации иностранных граждан...
- Принц Гарри и Меган Маркл не могут найти дом после переезда в США...
- Депутат Нилов: у пенсионеров-должников могут удержать до 70% пенсии...
- "Помните про Гитлера". Ксения Собчак заявила, что не любит домашних животных...
- «Это вам не Нива»: Рендерные снимки 5-дверной Suzuki Jimny привели автомобилистов в восторг...
10:28, 24 Дек Антарктическая донная вода у мыса Дарнли может ослабнуть из-за таяния льда — Earth В глубинах Южного океана формируется водная масса, от которой зависит циркуляция всего Мирового океана.
Один из ключевых участков этого процесса — мы...
19:28, 08 Авг Платформа может сделать машинное обучение более прозрачным и доступным То, что начиналось как докторский проект, превратилось в веб-сайт, ежегодно посещаемый 120 000 уникальных посетителей. С помощью платформы OpenML исс...
19:11, 06 Апр В сочетании с правильным питанием EMS-тренировки дают заметные результаты уже в короткие сроки EMS-тренировки — это новый и эффективный подход в фитнесе, который сочетает обычную физическую нагрузку с воздействием электрических импульсов на мыш...
09:28, 15 Фев Машинное обучение раскрывает скрытые аспекты надежного хранения информации В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters , исследователи использовали машинное обучение для обнаружения нескольких новы...
07:28, 20 Фев Машинное обучение помогает решить центральную проблему квантовой химии Применяя новые методы машинного обучения к исследованиям в области квантовой химии, ученые Гейдельбергского университета добились значительных успехо...
01:28, 25 Дек Машинное обучение помогает роботам четко видеть в полной темноте с помощью инфракрасного излучения От зон стихийных бедствий до подземных туннелей — роботов все чаще отправляют туда, куда людям небезопасно.
Но во многих из этих мест отсутствует ест...
05:28, 07 Мар Российские биологи разгадали структуру белка при болезнях Альцгеймера В пресс-службе Института цитологии РАН (ИНЦ
РАН) сообщили, что ученые впервые описали строение так называемых «коротких олигомеров» актина.
Это особы...
09:28, 01 Окт Павел Дуров ответил на тюремную загадку про два стула В новом интервью Лексу Фридману Павел Дуров поделился своим взглядом на известную тюремную загадку про два стула (с "пиками точёными" и фаллосами). П...
08:28, 17 Фев Уже пора: как защитить дачу от таяния снега и не дать весеннему паводку 2026 года уничтожить ваш участок FreepikВесна — это не только подснежники, но и миллионы тонн воды, готовые превратить ваш газон в болото. Главный триггер катастрофы — среднесуточная...
23:28, 03 Янв Загадку древнего славянского городища решили с помощью 3D-модели Учёные из Новгородского университета с помощью 3D-моделирования предложили новое решение многолетней археологической загадки древнего городища Титчих...
01:28, 06 Апр WSJ: Китай создал авиационную загадку, закрыв небо на 40 дней Китай ввел масштабные ограничения в воздушном пространстве у восточного побережья, которые будут действовать около 40 дней. Как пишет The Wall Street...
06:28, 20 Янв Умники - ваш выход: сложнейшую загадку из сборника Даля разгадывают только гении, у вас IQ выше 150? Искусственный интеллект Чтобы мозг оставался гибким и острым, его, как мышцу, нужно регулярно тренировать. И лучшим спортивным упражнением для этого ...
03:28, 12 Мар В Москве сняли на видео BMW X6 Competition за 20 млн рублей, раздавленную глыбой льда Инцидент произошел на Окружном проезде. Об этом сообщает Telegram-канал Mash. «В это время в иномарке находился мужчина — он чудом не пострадал», — г...
02:28, 24 Окт Xiaomi выпустила очиститель воды с функцией заморозки льда и нагрева Xiaomi выпустила многофункциональный очиститель воды. Новое устройство объединяет функции очистки воды, приготовления льда и мгновенного нагрева. Осо...
12:28, 01 Мар Китайский марсоход обнаружил 7-метровый слой «грязного льда» на Равнине Утопия Китайский марсоход Zhurong, работающий в рамках миссии «Тяньвэнь-1», обнаружил доказательства наличия водяного льда в недрах Равнины Утоп...
05:28, 14 Мар Стали известны новые данные о толщине льда на водоемах Тверской области Всего за несколько теплых дней и ночей лёд на водоемах значительно истончился и представляет серьезную угрозу тем, кто еще не распрощался, в частност...
06:28, 07 Фев Стали известны последние данные о толщине льда на водоемах Тверской области ГИМС ведет регулярный мониторинг толщины льда на водоемах Тверской области. Впереди выходные дни и наверняка кто-то планирует отправиться на зимнюю р...
01:28, 22 Окт Xiaomi выпустила умный очиститель воды с функцией приготовления льда и моментального нагрева Xiaomi представила настольный очиститель воды Mijia Desktop Water Purifier Ice-Making Edition, который объединяет функции фильтрации, приготовления л...
09:28, 16 Апр Apple отправила разработчиков Siri на обучение ИИ Apple за 2 месяца до WWDC решила подтянуть команду Siri не новыми обещаниями, а учебным курсом. Значительную часть инженеров отправили на многонедель...
11:28, 10 Авг Обучение тренеров на предприятии – инвестиция в будущее Сегодня учебную площадку РЦК Брянской области посетили гости, представители предприятия ООО «НовоТехРейл» (г. Новозыбков)- Денис Лях, Николай Приходь...
18:28, 24 Авг Обучение торговле вместе с "Академией Форекс" Многим людям известно, что лучшей школой трейдинга считается «Академия Форекс». Именно она поможет сделать торговлю на Форекс прибыльной....
03:28, 26 Апр «Джеймс Уэбб» впервые обнаружил облака из водного льда в атмосфере далёкого аналога Юпитера Наблюдения экзопланеты Эпсилон Инди Ab показали неожиданные облака и заставили пересмотреть модели атмосфер газовых гигантовАстрономы из Института ас...
22:28, 12 Мар Ледяная планета оживает: ученые нашли секрет жидкой воды, скрытой под панцирем из вечного льда Климатическая летопись Земли полна драматических поворотов, но одним из самых пугающих эпизодов остается период "Земли-снежка", случившийся около 717...
01:28, 17 Мар Глыбопад в Пензе: самые громкие происшествия после схода снега и льда с крыш этой зимой Архив редакции Вышел из дома – оказался на больничной койке. Это выражение точно описывает зимне-весеннюю обстановку в Пензе. Эта зима выдалась для п...
02:28, 09 Окт Обучение рабочим профессиям в Новосибирске: перспективы и возможности В последние годы наблюдается значительный рост интереса к обучению рабочим профессиям в Новосибирске. Это связано с изменениями на рынке труда, где в...
03:28, 09 Авг Семейное обучение: как пройти аттестацию легко и официально Выбор семейного образования для ребенка требует решения вопроса подтверждения знаний и получения документов об образовании без посещения обычной школ...
19:28, 17 Фев Обучение человеческим навыкам, которые ИИ не может заменить Новое исследование Университета Эдит Коуэн (ECU) предполагает, что эмоциональная грамотность может быть одним из важнейших навыков, которые студенты ...
23:28, 04 Фев Лёгкий способ избавиться от льда на лобовом стекле за 30 секунд без скребка: готовлю копеечное средство и не "парюсь" всю зиму Прогород Утро, мороз, а на лобовом стекле — не иней, а полноценная ледяная броня. Знакомо? Рука сама тянется к скребку, хотя умом понимаешь: это битв...
13:28, 24 Апр Молодежь стала тратить на онлайн-обучение в 6 раз больше времени Фото: пресс-служба YotaРоссияне моложе 25 лет перешли на системное онлайн-обучение. По данным аналитиков Yota, за год интернет-трафик на образователь...
00:28, 31 Янв Более 38 000 сотрудников «Россети» прошли обучение в 2025 году В 2025 году профессиональную подготовку и повышение квалификации в компаниях прошли 38,2 тыс. сотрудников. Упор был сделан на развитие производственн...
01:28, 18 Авг Эффект музыки на здоровье и обучение: исследования и практическое применение В последнее время все больше исследований показывают, что музыка может оказывать положительный эффект на здоровье и обучение. В данной статье будет р...
08:28, 19 Сен Минцифры России поддержало системное обучение госслужащих кибербезопасности Минцифры России одобрило предложение фракции «Новые люди» о внедрении системного обучения госслужащих основам кибербезопасности. Инициатива направлен...
22:28, 03 Фев Учись и зарабатывай – как One World AI превращает обучение в прибыльную инвестицию Главная проблема большинства удаленных курсов обучения кроется не в самом материале, а в недостаточной мотивации. Студенту достается сложная тема, а ...
21:28, 28 Ноя Соседка не верила, что я так быстро сварю очень крупную свеклу: выручил мой хитрый метод - весь секрет в кусочке льда pxhere.com Кажется, что сварить крупную свеклу – задача на полдня. Особенно если под рукой нет духовки, а салат «Шуба» ждет своего звездного часа. Но...
14:28, 15 Фев На Курском аккумуляторном заводе 138 сотрудников прошли обучение по бережливому производству Курский аккумуляторный завод продолжает участие в федеральном проекте «Производительность труда». В рамках программы 138 работников предп...
18:28, 09 Ноя 21-я форма льда: открытый сверхплотный лёд, невидимый для классических методов, помогает точнее оценить условия, где могла зародиться внеземная жизнь Корейский институт стандартов и науки (KRISS) и международная команда физиков объявили об открытии Ice XXI — 21-й кристаллической фазы льда, об...
07:28, 13 Мар Обучение глубокого ИИ становится более стабильным за счет прогнозирования собственных ошибок Искусственный интеллект теперь играет в го, рисует и даже общается, как человек. Однако остается одно существенное различие: для работы ИИ требуется ...
19:28, 05 Дек Дистанционное обучение в Москве: как выбрать качественную программу и эффективно учиться удалённо Дистанционное обучение в Москве за последние годы превратилось из вспомогательной опции в полноценную и востребованную форму образования для школьник...
08:28, 18 Фев Юные брянцы смогут пройти программу «Обучение служением. Первые» внеурочно Учащиеся российских школ смогут проходить программу «Обучение служением. Первые» в рамках внеурочной деятельности по решению образовательного учрежде...
14:28, 18 Фев Аналоги есть только у Meta*, AMD и китайских IT-гигантов: Яндекс оптимизировал обучение нейросетей Команда Яндекса повысила эффективность обучения больших языковых моделей (LLM), сохранив качество и масштаб разработок. Как рассказали в Яндексе, бла...
04:28, 12 Мар Никитин о ЦСКА: «Ребята мыслями уже в плей-офф. Фокусируемся на получении преимущества домашнего льда. Прививаем игрокам, чтобы не переживали, на каком мы месте, а отвоевывали его» Главный тренер ЦСКА Игорь Никитин высказался о победе в матче против «Сочи». Клуб из Москвы обыграл «Сочи» в перенесенном матче регулярного чемпионат...
03:28, 01 Мар Участники СВО и члены их семей могут бесплатно пройти обучение в филиале РАНХиГС Тверской области Тверской филиал Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте РФ предлагает участниками СВО, а также членам их семе...
01:28, 08 Мар Обучение использованию ИИ может сыграть решающую роль в борьбе с растущим числом мошеннических схем Новое исследование Университета Абертей показывает, что наиболее эффективный способ защиты людей от мошенничества с использованием голосов ИИ — это н...
13:28, 25 Ноя Евгений Плющенко: «Лене Костылевой предоставляют полностью бесплатное обучение, медицину, отдых в пятизвездочном отеле, личного менеджера по хотелкам мамы-блогера» Двукратный олимпийский чемпион, тренер Евгений Плющенко отреагировал на негативные высказывания Ирины Костылевой , мамы фигуристки Елены Костылевой ,...