LLNL科學(xué)家使用機(jī)器學(xué)習(xí)研究冰巨星——天王星和海王星中“超離子水”現(xiàn)象
（神秘的超離子水地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：外媒報(bào)道，天王星和海王星的科學(xué)內(nèi)部所含水量大約是地球海洋的5萬(wàn)倍，一種被稱為“超離子水”的家使究冰巨星水被認(rèn)為穩(wěn)定存在于超過天王星和海王星半徑約三分之一處的深度中。超離子水是用機(jī)水的一個(gè)階段，其中氫原子變成液態(tài)，器學(xué)而氧原子在晶格上保持固態(tài)。習(xí)研星和星中現(xiàn)象盡管超離子(superionic)態(tài)在30多年前就被提出來了，天王但它的海王光學(xué)特性和氧晶格只是在最近由勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的Marius Millot和Federica Coppari在實(shí)驗(yàn)中精確測(cè)量的，這種熱“黑冰”的超離子水許多特性仍然是未知的。
LLNL的科學(xué)科學(xué)家們開發(fā)了一種新的方法，使用機(jī)器學(xué)習(xí)以前所未有的家使究冰巨星分辨率研究“超離子水”的相行為?？茖W(xué)家稱，用機(jī)埋藏在行星核心深處的器學(xué)，宇宙中的習(xí)研星和星中現(xiàn)象大部分水可能是“超離子水”。了解它的天王熱力學(xué)和傳輸特性對(duì)行星科學(xué)至關(guān)重要，但卻很難通過實(shí)驗(yàn)或理論來探測(cè)。
在冰巨星行星中發(fā)現(xiàn)的壓力和溫度下，第一原理分子動(dòng)力學(xué)（FPMD）模擬預(yù)測(cè)這種水的大部分處于超離子態(tài)。然而，這種量子力學(xué)模擬傳統(tǒng)上僅限于較短的模擬時(shí)間（10幾皮秒）和較小的系統(tǒng)規(guī)模（100多個(gè)原子），導(dǎo)致相界位置的重大不確定性，如熔化線。
在超離子水的實(shí)驗(yàn)中，樣品的準(zhǔn)備是非常具有挑戰(zhàn)性的：氫的位置無法確定，動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)中的溫度測(cè)量也不直接。通常情況下，實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)階段和解釋結(jié)果時(shí)都會(huì)受益于量子分子動(dòng)力學(xué)模擬提供的指導(dǎo)。
在最近的研究中，該團(tuán)隊(duì)通過利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)從量子力學(xué)計(jì)算中學(xué)習(xí)原子相互作用，在處理大系統(tǒng)規(guī)模和長(zhǎng)時(shí)間尺度的能力上取得了飛躍。然后，他們使用該機(jī)器學(xué)習(xí)的潛力來驅(qū)動(dòng)分子動(dòng)力學(xué)，并使先進(jìn)的自由能采樣方法得以使用，以準(zhǔn)確確定相界。
LLNL物理學(xué)家Sebastien Hamel說：“我們使用機(jī)器學(xué)習(xí)和自由能方法來克服量子力學(xué)模擬的局限性，并描述極端條件下水的氫擴(kuò)散、超離子過渡和水在極端條件下的相行為，”他是發(fā)表在《自然-物理學(xué)》上的論文的共同作者。
研究小組發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果一致的相界有助于解決冰巨星內(nèi)部的絕緣冰、不同的超離子相和液態(tài)水的比例。
構(gòu)建有效的相互作用勢(shì)，保持量子力學(xué)計(jì)算的準(zhǔn)確性是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。這里開發(fā)的框架是通用的，可以用來發(fā)現(xiàn)或描述其他復(fù)雜的材料，如電池電解質(zhì)、塑料、慣性約束聚變（ICF）膠囊中使用的納米晶金剛石，以及與行星科學(xué)有關(guān)的氨、鹽、碳?xì)浠衔?、硅酸鹽和相關(guān)混合物的新相。
Hamel說：“我們對(duì)超離子水的定量理解為天王星和海王星等行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、演變和磁場(chǎng)以及越來越多的冰冷系外行星提供了啟示?！?

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