Искусственный интеллект предсказал поведение квантовых систем
Ученые ВШЭ совместно с коллегами из Университета Южной Калифорнии разработали алгоритм, который быстро и точно предсказывает поведение квантовых систем — от квантовых компьютеров до солнечных батарей. С его помощью удалось смоделировать процессы в полупроводнике MoS₂ и выяснить, что на движение заряженных частиц влияет не только количество дефектов, но и их расположение. Эти дефекты могут замедлять или ускорять перенос заряда, создавая эффекты, которые раньше было сложно учесть при применении стандартных методов. Исследование опубликовано в журнале The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Современная электроника работает благодаря квантовым эффектам. Полупроводники, светодиоды, солнечные батареи — все эти устройства зависят от того, как ведут себя электроны в материалах. Описать такие процессы с высокой точностью сложно: моделирование требует огромных вычислительных мощностей. Чтобы рассчитать движение электронов в материале из тысячи атомов, суперкомпьютерам приходится выполнять миллионы операций.
Обычно при моделировании квантовых систем используют метод молекулярной динамики: он позволяет предсказывать, как атомы и электроны будут двигаться со временем. Однако если состояния электронов изменяются быстро, стандартные методы моделирования становятся слишком ресурсоемкими.
Исследователи МИЭМ ВШЭ решили проблему с помощью использования машинного обучения. Новый алгоритм анализирует небольшие фрагменты материала, обучаясь на их локальных свойствах, а затем строит предсказания о поведении всей системы. Ученые изучили двумерный полупроводник сульфид молибдена (MoS₂) — перспективный материал для оптоэлектроники и фотовольтаики. В частности, он может служить рабочим слоем солнечных элементов. В идеальном случае атомы молибдена (Mo) и серы (S) образуют упорядоченную решетку, но в реальных материалах структура редко бывает идеальной: в ней могут присутствовать дефекты. Дефекты — это нарушения в расположении атомов. В MoS₂ они могут проявляться как вакансии (отсутствие атомов серы или молибдена), лишние атомы между слоями, локальные смещения или другие отклонения от идеальной решетки. Дефекты меняют поведение электронов: в некоторых случаях ухудшают проводимость, но иногда могут придавать материалу новые свойства, например увеличивать его чувствительность к свету или делать его лучшим проводником заряда.
Лю Дунюй
«Чтобы понять, как дефекты влияют на движение электронов, мы сосредоточились на небольших фрагментах материала. Алгоритм сначала изучал локальные свойства системы, а затем предсказывал поведение всей структуры. Это как при изучении языка: сначала ты запоминаешь отдельные слова, а потом начинаешь понимать целые предложения», — комментирует доцент МИЭМ ВШЭ Лю Дунюй.
Оказалось, что важно не только количество дефектов, но и их расположение. Дефекты могут задерживать или ускорять движение заряженных частиц, создавая ловушки для носителей заряда внутри запрещенной зоны полупроводника. Стандартные методы плохо справляются с расчетом этих эффектов, так как при расчетах необходимо учитывать взаимодействие дефектов друг с другом и с атомами материала, что сложно сделать при использовании вычислительных ячеек малого размера. Машинное обучение позволяет преодолеть эти размерные ограничения и учесть синергетический эффект множественных дефектов в материале.
Андрей Васенко
«Важно, что этот метод не только ускоряет вычисления, но и помогает изучать реальные квантовые системы, — комментирует профессор МИЭМ НИУ ВШЭ Андрей Васенко. — Результаты наших исследований смогут сократить разрыв между теоретическим моделированием и экспериментальными исследованиями материалов. Мы разработали новый подход к изучению движения зарядов в сложных системах, объединив точные вычисления, молекулярную динамику и машинное обучение. Этот метод поможет исследовать материалы, в которых электроны переносят энергию и информацию, что важно для электроники и энергетики».
Вам также может быть интересно:
«Когда мир стремительно меняется, важно искать инструменты управления изменениями»
В начале апреля в Высшей школе экономики в Москве состоялась XIX Всероссийская научная конференция с международным участием «Параллельные вычислительные технологии» (ПаВТ). Конференция ПаВТ — ежегодное научное мероприятие, которое проводится в крупных научных центрах России. Форум в НИУ ВШЭ объединил более 200 ученых из пяти стран. Участники конференции представляли 55 организаций из 28 городов, в том числе 15 институтов РАН и НИИ, 30 университетов, 8 предприятий ИТ-индустрии и 2 промышленных предприятия.
ВШЭ — лидер конкурсного отбора Минцифры России по подготовке кадров в области ИИ
Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации и Аналитический центр при Правительстве РФ завершили конкурсный отбор вузов, которые в 2025–2030 годах займутся подготовкой специалистов в сфере искусственного интеллекта. По итогам конкурсного отбора по программам высшего уровня «ТОП ДС» первое место заняла Высшая школа экономики.
Искусственный интеллект помогает точнее прогнозировать риски сложных заболеваний
Разработанные в Центре искусственного интеллекта НИУ ВШЭ нейросетевые модели значительно улучшают прогнозирование риска ожирения, диабета первого типа, псориаза и других многофакторных заболеваний. Совместное исследование с компанией Genotek показало, что алгоритмы глубокого обучения эффективнее традиционных методов, особенно при сложных взаимодействиях генов (эпистазах). Результаты опубликованы в журнале Frontiers in Medicine.
Искусственный интеллект может стать катализатором устойчивого развития
Искусственный интеллект трансформирует все сферы жизни, расширяя наши возможности и границы. В то же время технологии бросают человечеству новые вызовы, связанные с безопасностью, этикой и защитой окружающей среды. На сегодняшний день каждая нейросеть оставляет за собой большой углеродный след. Однако при грамотном управлении ИИ может принести пользу планете и стать залогом устойчивой экономики будущего. Об этом рассказал научный руководитель Лаборатории алгоритмов и технологий анализа сетевых структур НИУ ВШЭ в Нижнем Новгороде Панос Пардалос в рамках XXV Ясинской (Апрельской) международной научной конференции по проблемам развития экономики и общества.
В Вышке создали собственную MLOps-платформу
Ученые НИУ ВШЭ создали MLOps-платформу SmartMLOps. Она предназначена для исследователей в области искусственного интеллекта, которые хотели бы превратить свое изобретение в полноценный сервис. В будущем на платформе могут быть развернуты ИИ-помощники для упрощения образовательного процесса, оказания медицинской помощи, консультирования и решения многих других задач. Создатели ИИ-технологий смогут получить готовый к работе сервис в течение считанных часов. На суперкомпьютере Вышки этот сервис может быть запущен в несколько кликов.
«От нашей общей работы зависит будущее»: что несет человечеству развитие ИИ
Какие перспективы и вызовы для человечества несет развитие технологий искусственного интеллекта? Как его используют ученые? Каким будет мир, где доминирует ИИ? Эти и другие темы обсудили эксперты на форсайт-сессии «Будущее исследований в сфере искусственного интеллекта», которая прошла в НИУ ВШЭ.
ИИ позволит точно моделировать производительность систем хранения данных
Исследователи факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ разработали новый подход к моделированию систем хранения данных на основе генеративных моделей машинного обучения. Он позволяет с высокой точностью предсказывать ключевые характеристики работы таких систем при различных условиях. Результаты опубликованы в журнале IEEE Access.
ИИ в образовании: как преодолеть соблазн готовых решений
Искусственный интеллект уже стал обыденностью для молодежи: как показал опрос, около 87% студентов ведущих вузов используют ИИ в процессе обучения. Большая часть из них отметила, что он помогает им экономить время, при этом они проверяют сделанную ИИ работу. Результаты исследования были представлены на конференции по анализу данных и технологиям ИИ Data Fusion. В ее работе приняли участие научный руководитель НИУ ВШЭ Ярослав Кузьминов и другие эксперты Вышки.
Большинство студентов не верят, что ИИ сможет заменить их на работе
Большинство студентов считают, что ИИ не сможет заменить их на работе в ближайшие десять лет. Низким такой риск называют 27,2% респондентов, 41,5% — крайне маловероятным. Эти оценки были получены НИУ ВШЭ в ходе опроса 4200 студентов в 2025 году. Они приводятся в докладе «Эпоха больших языковых моделей: почему они все еще не профессионалы», подготовленном научным руководителем НИУ ВШЭ Ярославом Кузьминовым и старшим преподавателем кафедры высшей математики НИУ ВШЭ Екатериной Кручинской. Доклад был представлен на XXV Ясинской (Апрельской) международной научной конференции по проблемам развития экономики и общества, которая проходит с 15 по 18 апреля в НИУ ВШЭ.
Точный ИИ-оракул: какие тренды интересуют бизнес
Современные технологии ежедневно меняют мир, автоматизируя бизнес-процессы в различных отраслях. Специалисты НИУ ВШЭ представили масштабный опыт команды iFORA по реализации ИИ-проектов в интересах крупных компаний и органов власти.