مختبر أرجون الوطني الأمريكي يطلق إطار "ChemGraph" مفتوح المصدر لتسريع أبحاث المواد

أخبار ar.wedoany.com، أطلق مختبر أرجون الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية مؤخرًا إطارًا مفتوح المصدر يُعرف باسم "ChemGraph"، يستخدم الذكاء الاصطناعي لأتمتة سير العمل في الكيمياء الحاسوبية وعلوم المواد، بهدف خفض حاجز الدخول أمام محاكاة المواد المتقدمة، وتسريع وتيرة البحث والتطوير في مجالات مثل بطاريات الجيل التالي والوقود النظيف والمواد الحيوية.

لطالما كان تصميم المواد الجديدة على المستوى الذري حكرًا على الخبراء، نظرًا للحاجة إلى معرفة عميقة بالكيمياء الحاسوبية والقدرة على تشغيل برامج علمية معقدة لبناء نماذج دقيقة لسلوك المادة. ويسعى إطار "ChemGraph" الذي أصدره مختبر أرجون إلى تغيير هذا الواقع من خلال دمج معالجة الأوامر باللغة الطبيعية، ونماذج أساسية للشبكات العصبية البيانية، وأدوات محاكاة راسخة. يسمح هذا النظام للمستخدمين بوصف مشكلاتهم البحثية باللغة الطبيعية، ليقوم الإطار تلقائيًا بتعيينها إلى مهام محاكاة وأدوات تنفيذ وعمليات تحليل بيانات مناظرة. يعتمد الهيكل الأساسي للإطار على عدة وكلاء متخصصين، يتولى كل منهم مهام التخطيط والتنفيذ وتجميع البيانات. في التقييمات المنشورة، اختبر الفريق الإطار على ثلاثة عشر مهمة قياسية، باستخدام نماذج مفتوحة المصدر ومملوكة من موردين مثل "علي بابا" و"أوبن إيه آي" و"أنثروبيك"، وتبين أن النماذج الأصغر تتعامل بشكل جيد مع سير العمل البسيط، بينما تستفيد المشكلات الأكثر تعقيدًا من النماذج الأكبر حجمًا.

تم تطوير "ChemGraph" بالاعتماد على حاسوب "أورورا" العملاق من فئة الإكسافلوب، والمتواجد في منشأة الحوسبة الرائدة في مختبر أرجون (ALCF). صرح مدير المنشأة، مايكل بابكا، بأن الفريق "متحمس لرؤية أورورا تنضم إلى نادي الإكسافلوب". يُجري هذا الحاسوب أكثر من مائة كوادريليون عملية حسابية في الثانية في الاختبارات المعيارية، مما يوفر القوة الحاسوبية اللازمة لتشغيل عمليات المحاكاة الكيميائية الكمومية المكثفة حسابيًا. تتيح خدمة الاستدلال في المنشأة للباحثين الوصول إلى نماذج اللغة الكبيرة على الأنظمة الخاصة بالمنشأة، مما يساعد في الاحتفاظ بالبيانات الحساسة ضمن بيئة خاضعة للرقابة وخفض تكاليف استدعاء النماذج. يركز تصميم الإطار على توليد بيانات جديدة بناءً على المحاكاة الفيزيائية بدلاً من الاعتماد على ذاكرة النموذج، بهدف تقليل مخاطر النتائج الوهمية في التطبيقات العلمية للذكاء الاصطناعي.

أشار مختبر أرجون الوطني إلى أن مجالات تطبيق هذا الإطار تغطي الاعتماديات الحيوية لمواد البنية التحتية. وتشمل هذه تقنيات بطاريات الجيل التالي، التي تؤثر سرعة تطورها بشكل مباشر على الأساطيل الكهربائية وتخزين الطاقة على مستوى الشبكة؛ وتقنيات احتراق أكثر كفاءة تهدف إلى تحقيق محركات ووقود أنظف؛ وتطوير المواد الحيوية المرتبطة بشكل مباشر بمرونة سلاسل التوريد للمواد مثل المغناطيس والسبائك الخاصة التي تعتمد على إمدادات مركزة. تتضمن أمثلة سير العمل المشتركة للإطار أيضًا نمذجة المواد الإطارية المسامية لالتقاط ثاني أكسيد الكربون، والتي يمكن تطبيقها في عمليات تقليل الانبعاثات الصناعية مثل إنتاج الأسمنت.

يأتي إطلاق "ChemGraph" في وقت توجه فيه الولايات المتحدة موارد سياسية ومالية نحو نفس الاتجاه. يكمل هذا الإطار "مهمة جينيسيس" التي أطلقتها وزارة الطاقة الأمريكية في نوفمبر 2025، والتي تهدف إلى مضاعفة إنتاجية العلوم والهندسة الأمريكية في غضون عقد تقريبًا من خلال دمج المختبرات الوطنية والحواسيب العملاقة ومجموعات البيانات العلمية. تم إطلاق "ChemGraph" كإطار مفتوح المصدر، مما يسمح للفرق البحثية بتخصيصه ودمجه ليناسب مهامها البحثية. يهدف مختبر أرجون إلى جعل النظام أكثر استقلالية تدريجيًا، لدفع عملية اكتشاف المواد نحو مسار مستمر وموجه ذاتيًا.