美国的一个科学家团队通过应用人工智能AI求解控制单个原子和分子量子行为的方程，精确模拟了冰形成的初始步骤。结果模拟描述了水分子如何以原子级精度转变为固体冰。一般来说，模拟很难达到这么精确，因为模拟需要很强的计算能力。“从某种意义上说，梦想成真了。”35年前，这位科学家就和另一位来自意大利的化学教授共同开创了基于基本量子定律模拟分子行为的方法。“当时我们的希望是，最终我们能够研究像这样的系统，而这一发展来自一个完全不同的领域，即人工智能和数据科学。”科学家说的就是模拟科学。
对冷冻水的初始步骤进行建模的能力，这一过程被称为冰核，可以提高天气和气候建模的准确性。新方法使科学家能够跟踪数十万个原子，相比早期研究来说是指数级增长。科学家们共同发明了一种利用量子力学定律预测原子和分子物理运动的方法。量子力学定律规定了原子如何相互结合形成分子，以及分子如何彼此结合形成日常物体。
但量子力学计算非常复杂，需要巨大的计算能力。在20世纪80年代，计算机只能在几万亿分之一秒的时间内模拟100个原子。随后计算机的进步和现代超级计算机的出现增加了模拟的原子数和时间跨度，但结果远远低于观察冰核等复杂过程所需的原子数。
人工智能提供了一个有吸引力的潜在解决方案。科学家们训练了一个神经网络，以其与人脑工作的相似性命名，一旦训练好，神经网络就可以以量子力学的精度计算出它以前从未见过的原子间的作用力。这种机器学习方法已经在日常应用中使用，如语音识别和自动驾驶汽车。
另外，利用深势分子动力学，科学家们能够用更少的计算能力对多达30万个原子进行模拟，时间跨度比以前长得多。在这次模拟实验中，科学家们在位于橡树岭国家实验室的世界上最快的超级计算机之一Summit上进行了全部操作。

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