Ваше программное обеспечение zip может рассчитать сложную физическую величину, называемую энтропией

Стандартный алгоритм сжатия может революционизировать физические и биологические вычисления

Новое исследование предлагает радикально простой и эффективный способ вычисления сложной физической величины, известной как энтропия-и она, вероятно, существует на вашем собственном компьютере.

Энтропия, мера молекулярного беспорядка или случайности системы, имеет решающее значение для понимания физического состава системы. В сложных физических системах взаимодействие внутренних элементов неизбежно, что делает вычисление энтропии вычислительно сложной и часто непрактичной задачей. Например, тенденцию правильно сложенного белка к распутыванию можно предсказать с помощью расчетов энтропии.

Теперь новое исследование Тель-Авивского университета предлагает радикально простой и эффективный способ вычисления энтропии он, вероятно, существует на вашем собственном компьютере.

"Мы обнаружили способ вычисления энтропии с помощью стандартного алгоритма сжатия, такого как программное обеспечение zip, которое мы все имеем на наших компьютерах", - объясняет профессор Рой Бек из школы физики и астрономии ТАУ. "Сегодня суперкомпьютеры используются для моделирования свертывания или неправильного свертывания белков в болезненных состояниях. Наше исследование показало, что с помощью стандартного алгоритма сжатия мы можем обеспечить новое понимание физических свойств этих белков путем вычисления их энтропийных значений с помощью алгоритма сжатия.

"Имея возможность вычислять энтропию, необходимо срочно использовать невероятную мощь компьютерного моделирования для решения неотложных и своевременных проблем в науке и медицине", - добавляет профессор Бек.

Исследование проводилось под руководством проф. Бека и проводилось аспирантами ТАУ Рамом Авинье и Мишей Корнрайхом. Она была опубликована в журнале Physical Review Letters 22 октября.

По словам профессора Бека, это исследование имеет бесконечное применение. От биомедицинских симуляций до фундаментальных исследований, проводимых в области физики, химии или материаловедения, новый алгоритм будет прост в использовании на любом компьютере.

"Старшеклассник использовал нашу концепцию для расчета энтропии сложной физической системы-модели XY, - говорит профессор Бек. "Хотя это считается сложной проблемой в отношении энтропии, студент выполнил ее с очень небольшим руководством. Это демонстрирует, насколько легко этот метод может быть использован практически любым человеком для решения очень интересных задач."

Идея вычислительного метода впервые возникла, когда студенты профессора Бека, Авинери и Корнрайх, обсуждали энтропию с точки зрения теории информации. Они задавались вопросом, насколько хорошо эта идея могла бы работать на практике, а не в теории.

"Они смоделировали несколько стандартных физических систем со значениями энтропии, которые они могут сравнить", - говорит профессор Бек. "Вскоре они обнаружили, что размер файла данных моделирования после сжатия увеличивается и падает так же, как и ожидаемая энтропия. Вскоре после этого они поняли, что могут преобразовать сжатый размер файла в полезную величину-физическую энтропию. Удивительно, но простое преобразование, которое они использовали, было справедливо для всех изученных систем."

В настоящее время исследователи расширяют применение своей методологии на широкий и разнообразный выбор систем.

"С тех пор как мы начали работать и говорить о нашей работе, к нам обратились многие исследователи из самых разных областей, попросив нас помочь им вычислить энтропию по своим данным", - заключает профессор Бек. "На данный момент мы концентрируемся на моделировании свертывания белка, своевременной и актуальной теме, которая может принести огромную пользу от нашего открытия."

Источник: www.sciencedaily.com

Комментарии: