คุณสมบัติมากมายเกี่ยวข้องกับการกระจายตัวของตัวทำละลายรอบ ๆ ตัวถูกละลาย รวมถึงการละลาย พลังงานอิสระ ปริมาตรโมลาร์บางส่วน ค่าคงตัวของเกลือออก และพลังงานอิสระที่ยึดเหนี่ยว อย่างไรก็ตาม ในขณะที่สามารถประมาณการกระจายตัวของตัวทำละลายจากกลศาสตร์ทางสถิติที่เข้มงวด การกำหนดคุณสมบัติเหล่านี้โดยตรงจากข้อมูลตัวทำละลายอย่างง่ายเพียงอย่างเดียวพิสูจน์แล้วว่า
มีปัญหา ดังที่Maxim Federovและเพื่อนร่วมงานชี้
ให้เห็นในรายงาน Journal of Physics: Condensed Matter ว่า “โดยใช้วิธีการเชิงทฤษฎีล้วนๆ เป็นเรื่องยากที่จะเชื่อมโยงการกระจาย [ตัวทำละลาย] เหล่านี้กับผลกระทบทางชีวภาพของสาร ซึ่งเป็นผลมาจากความซับซ้อนที่สัมพันธ์กันจำนวนมาก ปรากฏการณ์เช่นความเป็นพิษหรือการสะสมทางชีวภาพ” การใช้แมชชีนเลิร์นนิงโดยอิงจาก 3D convolutionalโครงข่ายประสาทเทียมแสดงให้เห็นว่าสามารถเชื่อมช่องว่างระหว่างข้อมูลอินพุตง่ายๆ นี้กับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องได้อย่างไร
Federov – ผู้อำนวยการ Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering และนักวิจัยที่สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Skolkovo ในเอสโตเนียและศาสตราจารย์ที่ University of Strathchlyde ในสกอตแลนด์ – ทำงานร่วมกับ Sergey Sosnin ที่ Skoltech, Maksim Misin ที่ มหาวิทยาลัย Tartu ในรัสเซียและ David S Palmer ที่มหาวิทยาลัย Strathclyde พวกเขาได้รับข้อมูลป้อนเข้าของความเข้มข้นของโมเลกุลของน้ำรอบๆ โมเลกุลอินทรีย์ต่างๆ จากทฤษฎีโมเลกุลโดยใช้แบบจำลองไซต์ปฏิสัมพันธ์อ้างอิงสามมิติ จากนั้นจึงแยกชุดข้อมูลจากสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกาเป็นสองชุด – ชุดหนึ่งสำหรับฝึกโครงข่ายประสาทเทียมและชุดหนึ่งสำหรับทดสอบ ชุดข้อมูลประกอบด้วยค่าปัจจัยความเข้มข้นทางชีวภาพที่วัดได้สำหรับปลาหลายชนิด รวมทั้งปลาคาร์พและปลาแซลมอน
จากข้อมูลอย่างง่ายสู่คุณสมบัติที่ซับซ้อนFederov และเพื่อนร่วมงานพบว่าโครงข่ายประสาทเทียมสามารถกำหนดปัจจัยความเข้มข้นทางชีวภาพจากข้อมูลตัวทำละลายได้อย่างแม่นยำเท่ากับแบบจำลอง ‘ฉันทามติ’ ที่จัดทำโดย US EPA “ผลลัพธ์นี้น่าสังเกตเนื่องจากแบบจำลองของเราใช้การกระจายโมเลกุลของน้ำแบบ 3 มิติเท่านั้น ในขณะที่แบบจำลองของ EPA ใช้ตัวอธิบายชุดใหญ่ที่มีลักษณะแตกต่างกัน” พวกเขาอธิบายในรายงานของพวกเขา ในทางตรงกันข้าม ผลลัพธ์จากแบบจำลองการบิดกราฟนั้นแม่นยำน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด
นักวิจัยได้ลดความซับซ้อนของสคริปต์
สำหรับแบบจำลองแล้ว และจำเป็นต้องมีการพัฒนาเพิ่มเติมเพื่อจัดการกับขนาดของข้อมูลที่ป้อนเข้าเพื่ออธิบายการกระจายตัวของตัวทำละลายอินพุต อย่างไรก็ตาม งานชิ้นนี้แสดงให้เห็นว่าโครงข่ายประสาทเทียมสามารถให้การเชื่อมโยงที่เป็นประโยชน์ระหว่างข้อมูลอินพุตอย่างง่ายกับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ซับซ้อน
การหักเหเกิดขึ้นเมื่อคลื่นผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางและเปลี่ยนทิศทาง แม้ว่าพลังงานส่วนหนึ่งของคลื่นจะไหลผ่านส่วนต่อประสานระหว่างสื่อสองชนิดที่แตกต่างกันในระหว่างกระบวนการนี้ ส่วนที่เหลือจะสะท้อนออกมาจากส่วนต่อประสานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การหักเหและการสะท้อนเป็นปรากฏการณ์คลื่นระหว่างใบหน้าพื้นฐานสองประการ และถูกนำมาใช้ในการสร้างอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เลนส์ออปติคัล
ในวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ คลื่นที่ตกกระทบและคลื่นหักเหมักจะพบว่าตัวเองอยู่ฝั่งตรงข้ามของเส้นปกติ (เส้นจินตภาพตั้งฉากกับส่วนต่อประสาน) อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่กรณีในวัสดุ “ดัชนีหักเหเชิงลบ” ที่ประดิษฐ์ขึ้นโดยเทียม (ที่หักเหแสงไปในทางตรงข้ามกับวัสดุปกติ) ในที่นี้ คลื่นหักเหสามารถปรากฏที่ด้านเดียวกับเส้นปกติเหมือนกับคลื่นที่ตกกระทบ
“ metamaterials” ดังกล่าวซึ่งถูกนำเสนอในทางทฤษฎีในปี 1968 โดย Victor Veselago และจากนั้นออกแบบจริงในตอนต้นของศตวรรษนี้ ต้องขอบคุณงานบุกเบิกของ John Pendry ทำให้เกิดความก้าวหน้าที่สำคัญในด้านทัศนศาสตร์ อะคูสติก และ plasmonics (เป็นสาขาที่ค่อนข้างใหม่) ที่มีพื้นฐานมาจากปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนกับแสงในโลหะ) การสะท้อนกลับเกิดขึ้นอย่างน่าประหลาดใจในวัสดุเหล่านี้เช่นกัน แต่ก็เป็นสิ่งที่ไม่ต้องการเพราะจะลดประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ทำขึ้น
เรื่องควอนตัมทอพอโลยี
แสงสะท้อนเป็นศูนย์จะไม่เห็นในวัสดุออปติคัลธรรมชาติ แต่มันเกิดขึ้นในชั้นของสสารควอนตัมทอพอโลยีที่เกิดขึ้นใหม่บางประเภท เช่น เมื่ออิเล็กตรอนถูกสะท้อนด้วยกลไกควอนตัม เป็นต้น ตัวอย่างของวัสดุดังกล่าว ได้แก่ ทอพอโลยีฉนวนซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้าภายใน แต่ดำเนินการบนพื้นผิวด้วยคลื่นอิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่าสถานะพื้นผิวที่มีการป้องกันทางทอพอโลยี (เกิดจากโทโพโลยีของโครงสร้างแถบอิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่ของวัสดุ)
นักวิจัยที่นำโดยChunyin QiuและZhengyou Liuได้รับแรงบันดาลใจจากวัสดุควอนตัมทอพอโลยีที่เพิ่งค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้: Weyl semimetal สถานะพื้นผิวทอพอโลยีในวัสดุนี้ไม่สามารถแพร่กระจายในทุกทิศทาง แต่ถูกจำกัดไว้เฉพาะบางช่วงของทิศทาง รูปแบบเหล่านี้เรียกว่า Fermi arcs และเนื่องจากไม่ได้รวมทิศทางที่การสะท้อนจะเกิดขึ้นตามปกติจึงเป็นสิ่งต้องห้ามโดยเนื้อแท้
อะนาล็อกอะคูสติกของ Weyl semimetal
ในงานของพวกเขาซึ่งพวกเขารายงานในNatureนั้น Qiu และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาอะคูสติคอะนาล็อกของ Weyl semimetal โดยการทำผลึก phononic “woodpile” ที่ประกอบด้วยหน่วยการสร้างแบบสามชั้นที่ซ้อนกัน “หน่วยสามชั้นแต่ละหน่วยประกอบด้วยแท่งอีพ็อกซี่สี่เหลี่ยมที่เหมือนกันของคุณซึ่งบิดทวนเข็มนาฬิกา 2π/3 ตามทิศทางแนวตั้งทีละชั้นและเชื่อมโยงกับตาข่ายสามเหลี่ยมในระนาบแนวนอน” Qiu อธิบาย
“เราพบว่าคลื่นอะคูสติกในอากาศสามารถหักเหในเชิงลบที่ส่วนต่อประสานระหว่างสองด้านที่อยู่ติดกันของผลึกไม้โดยไม่สะท้อน” เขากล่าว “เรายังเป็นการสังเกตการทดลองครั้งแรกของการหักเหเชิงลบสำหรับสถานะพื้นผิวทอพอโลยี” เขากล่าวกับPhysics Worldคุณสามารถทำอะไรกับ Weyl semimetal?
การรวมกันของการหักเหลบและการสะท้อนเป็นศูนย์นี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลายในการใช้งาน ตัวอย่างหนึ่ง: การปรับปรุงความละเอียดของการถ่ายภาพอัลตราโซนิกและการทดสอบBaile Zhangจาก Nanyang Technological University ในสิงคโปร์กล่าวใน บทความ Nature News and Views ที่ เกี่ยวข้อง “เสียงเชิงทอพอโลยี” ดังกล่าวยังอาจถูกใช้เพื่อปรับปรุงอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกทางชีวการแพทย์ เช่น อุปกรณ์ที่ดักจับ จัดเรียง และนำส่งเซลล์และอนุภาคยา “คลื่นเสียงที่ปราศจากการสะท้อนกลับเป็นที่ต้องการอย่างมากในการใช้งานดังกล่าว เนื่องจากการสะท้อนที่อินเทอร์เฟซและมุมที่คมชัดของช่องไมโครฟลูอิดิกในปัจจุบันเป็นข้อจำกัดอย่างมากต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์” เขาเขียน
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>ป๊อกเด้งออนไลน์ ขั้นต่ำ 5 บาท
