Группа исследователей из Университета Тохоку (Япония) и компании Fujitsu успешно использовала искусственный интеллект для получения новых данных о механизме сверхпроводимости перспективного материала. Работа проводилась с применением платформы искусственного интеллекта Fujitsu Kozuchi. Разработанная методика направлена на автоматическое уточнение причинно-следственных связей на основе больших массивов экспериментальных данных. Это может в перспективе заметно ускорить исследования в области материаловедения, включая разработку лекарств, создание электронных устройств и решение энергетических задач.
В рамках совместного проекта технологию применили к данным, полученным методом угловой фотоэмиссионной спектроскопии (ARPES). Этот экспериментальный метод используется для наблюдения за состоянием электронов в материале. В качестве образца выбрали конкретный сверхпроводящий материал — антимонид ванадия цезия (CsV₃Sb₅), относящийся к типу кагоме. Данные измерений были собраны с использованием синхротронного источника света NanoTerasu, который начал работу в апреле 2024 года. Этот центр позволяет проводить измерения с высоким пространственным разрешением на нанометровом уровне.
Одна из основных сложностей в таких исследованиях — очень большой объем данных ARPES. Традиционный причинно-следственный граф этих данных содержит огромное число узлов, что затрудняет поиск полезной информации. Разработанная методика на основе искусственного интеллекта решает эту проблему. Она значительно сжимает масштаб причинно-следственного графа за счет подгонки на основе модельного уравнения для данных измерений и построения графа только из извлеченных параметров. Дополнительно была создана методика для дальнейшего упрощения графов и снижения влияния шума. В результате технология позволила уменьшить размер графа до менее чем одной двадцатой от его первоначального объема, что обеспечило эффективное выявление новых закономерностей.
Применение этого подхода к антимониду ванадия цезия, который рассматривается как возможный высокотемпературный сверхпроводник, позволило получить новые сведения. Механизм сверхпроводимости этого материала до конца не был изучен. Анализ с помощью искусственного интеллекта показал, что сверхпроводимость обусловлена взаимодействием электронов ванадия, сурьмы и цезия. Результаты данного исследования были опубликованы в научном журнале Scientific Reports.
