Тюменские учёные «научили» нейросеть отслеживать позицию капель влаги в облаках

Учёные ИТМО и Тюменского университета (ТюмГУ) разработали алгоритм, который расшифровывает поведение капель в распылённом облаке. Этот метод открывает новые горизонты для программирования живых систем, таких как кластеры бактерий, и может решать задачи, которые современные компьютеры не могут выполнить. Кроме того, полученные данные нейросеть переводит в ноты, позволяя «услышать» коммуникацию частиц.

Облако капель, образующееся при распылении жидкости, действует по принципу аэрозолей, например, в духах или спреях. Эти капельные кластеры, как выяснили учёные, представляют собой самоорганизованные системы с уникальными принципами взаимодействия. Внутри такого облака капли могут передавать информацию друг другу, создавая коммуникационную сеть. Новая разработка позволяет наблюдать и анализировать, как эти процессы происходят, благодаря специальной установке, собранной в ТюмГУ.

В установке изучается реакция между меламином и циануровой кислотой, что позволяет отслеживать образование супрамолекулярных кристаллов внутри капель. Когда на облако падает свет, кристаллы начинают мигать, передавая информацию о своём состоянии. Специальный алгоритм анализирует эти данные и переводит их в карту, где частоты и интенсивности свечения капель отображаются цветами. Эта технология не только позволяет услышать «музыку» частиц, но и предоставляет возможность создать химические вычислители, которые могут быть совместимы с живыми системами, например, корректировать поведение бактерий.

Как отметила Екатерина Скорб, профессор ИТМО, главная цель их работы — понять и управлять процессами в химических системах. Программа также добавила функцию преобразования сигналов капель в музыку, названную «микрооркестром». Этот «оркестр» использует расширенную гамму, добавляя джазовые элементы и позволяя настроить инструменты и темп воспроизведения. Теперь «музыку капельного кластера» можно не только услышать, но и сыграть на фортепиано.