நீர் அனைத்து உயிரினங்களின் உயிர்நாடியாகும். இது நாம் அன்றாடம் காணும் ஒரு பொதுவான திரவம். ஆனால், நீர் என்பது உண்மையில் ஒரே ஒரு திரவம் அல்ல, மாறாக இரண்டு வெவ்வேறு திரவங்களின் சிக்கலான கலவை என்ற வியக்கத்தக்க உண்மையை விஞ்ஞானிகள் கண்டறிந்துள்ளனர். ஹாங்காங் நகரப் பல்கலைக்கழக (City University of Hong Kong) ஆராய்ச்சியாளர்களின் அறிக்கையின்படி, நீரைப் பற்றிய ஒரு மர்மம் பல தசாப்தங்களாக விஞ்ஞானிகளைப் புதிரில் ஆழ்த்தியிருந்தது.
செயற்கை நுண்ணறிவின் (AI) உதவியுடன் இந்த மர்மம் வெற்றிகரமாகத் தீர்க்கப்பட்டுள்ளது. நீரின் உட்புறப் பண்புகளையும், அது வெளிப்படுத்தும் பல அசாதாரண நடத்தைகளுக்கான காரணங்களையும் இந்த புதிய கண்டுபிடிப்பு தெளிவாக விளக்கும் என்று விஞ்ஞானிகள் நம்புகின்றனர். அறிவியல் பாடப்புத்தகங்களில் “நீர் ஒரு தனித்த திரவம்” என்று நாம் படிக்கிறோம்; ஆனால் புதிய ஆராய்ச்சி முடிவுகள் இதற்கு முற்றிலும் மாறுபட்டதாக உள்ளன.
நீரின் மூலக்கூறு அமைப்பை உன்னிப்பாக ஆராயும்போது, அது முற்றிலும் மாறுபட்ட அடர்த்திகளைக் கொண்ட இரண்டு திரவங்களின் கலவை என்பது தெரியவருகிறது. இது ‘நேச்சர் பிசிக்ஸ்’ (Nature Physics) இதழில் வெளியிடப்பட்டது. இந்த இரண்டு திரவங்களில் ஒன்று அதிக அடர்த்தியையும், மற்றொன்று குறைந்த அடர்த்தியையும் கொண்டுள்ளது.
இதில் குறிப்பிடத்தக்க விஷயம் என்னவென்றால், இந்த இரண்டு திரவங்களும் தொடர்ந்து தங்கள் இடங்களை மாற்றிக்கொண்டே இருக்கின்றன, இதனால் மிகவும் துடிப்பான அல்லது மாறுதலுக்குட்பட்ட ஒரு சூழல் உருவாகிறது. இது குறித்து விஞ்ஞானிகளுக்கு நீண்ட காலமாகவே சந்தேகங்கள் இருந்தன.
ஆனால் அதை எவ்வாறு நிரூபிப்பது என்று அவர்களுக்குத் தெரியவில்லை. அது ஒரு நிரூபிக்கப்படாத கோட்பாடாகவே இருந்தது. ஆனால் இப்போது, செயற்கை நுண்ணறிவின் (AI) உதவியால் அந்த மர்மத்திற்கான அறிவியல் பூர்வமான ஆதாரம் கண்டறியப்பட்டுள்ளது.
நீண்ட காலமாக நீடித்த இந்த மர்மத்தைத் தீர்க்க விஞ்ஞானிகள் கடுமையாக உழைத்து வந்தனர். ‘லைவ் சயின்ஸ்’ (Live Science) இதழுக்கு அளித்த பேட்டியில், ஹாங்காங் நகரப் பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியல் வேதியியலாளர் பேராசிரியர் சியாவ் செங் ஜெங் (Xiao Cheng Zheng), திரவ நிலையில் உள்ள நீர் ஒரு தனித்த பொருள் என்று கருதுவது கடினம் என்று கூறினார்.
பழமையான அறிவியல் ஆவணங்களை ஆழமாக ஆய்வு செய்தபோது, நீரில் இரண்டு திரவங்கள் இருக்கலாம் என்று அவர் கருதினார். ஆனால் பாரம்பரிய முறைகளைப் பயன்படுத்தி இதை நிரூபிக்க முடியாது என்பதை அவர் உணர்ந்தார். முதுகலை ஆய்வாளர் லிவென் லி (Liwen Li)-யின் ஆலோசனையின் பேரில், அவர் இயந்திரக் கற்றல் (machine learning) முறையை, குறிப்பாக மேற்பார்வையற்ற ஆழ் கற்றல் (unsupervised deep learning) முறைகளைப் பயன்படுத்த முடிவு செய்தார்.
நீரின் மர்மத்தைத் தீர்க்க மனிதர்களுக்குப் பல தசாப்தங்கள் தேவைப்பட்டிருக்கும். ஆனால் செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) அதை மிக விரைவாகச் செய்துள்ளது. ஆராய்ச்சி குழுவின் அதிகாரப்பூர்வ, லட்சக்கணக்கான நீர் மூலக்கூறுகளின் அசைவுகளைக் கண்காணிக்க விஞ்ஞானிகள் ‘GROMACS’ எனப்படும் புதிய உருவகப்படுத்துதல் (simulation) மென்பொருளைப் பயன்படுத்தினர்.
இது, உருவாக்கப்பட்ட பில்லியன் கணக்கான தரவுப் புள்ளிகளில் உள்ள மாதிரிகளை ஆய்வு செய்வதற்கான முழு சுதந்திரத்தையும் செயற்கை நுண்ணறிவுக்கு வழங்கியது. செயற்கை நுண்ணறிவு இல்லாவிட்டால், இந்த மிகப்பெரிய தரவை ஆய்வு செய்யவும், மூலக்கூறுகளின் அசைவுகளை வரைபடமாக்கவும் குறைந்தது 10 ஆண்டுகள் ஆகியிருக்கும். இருப்பினும், செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) வழிமுறைகள் சிறப்பாகச் செயல்பட்டதால், முழுத் திட்டமும் ஒன்றரை ஆண்டுகளுக்குள்ளேயே வெற்றிகரமாக நிறைவடைந்தது.
மற்ற திரவங்களை விட நீர் ஏன் வித்தியாசமாகச் செயல்படுகிறது என்ற கேள்விக்கு இந்த புதிய கண்டுபிடிப்பு தெளிவான பதிலை அளிக்கிறது. ‘சயின்ஸ் டைரக்ட்’ (Science Direct) காப்பகத்தில் உள்ள தரவுகளின்படி, உலகில் உள்ள பெரும்பாலான திரவங்கள் குளிர்விக்கப்படும்போது அவற்றின் அடர்த்தி (எடை) அதிகரிக்கிறது..
ஆனால் நீர் 4 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் அதிகபட்ச அடர்த்தியை அடைகிறது. அதன்பிறகு, வெப்பநிலை குறையும்போது அது விரிவடையத் தொடங்குகிறது. இதனால்தான் பனிக்கட்டிகள் எப்போதும் நீரின் மேற்பரப்பில் மிதக்கின்றன.
மேலும், மற்ற திரவங்களை ஒப்பிடுகையில், வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்த மாற்றங்களுக்கு நீர் வித்தியாசமாக எதிர்வினையாற்றுகிறது. இந்த அசாதாரணமான இயற்பியல் பண்புகள் அனைத்திற்கும் பின்னணியில், நீருக்குள் மறைந்திருக்கும் இந்த இரண்டு வகையான திரவங்களின் இருப்பே முக்கிய காரணம் என்பது இப்போது தெளிவாகியுள்ளது. நீர் மூலக்கூறுகளின் மாற்றத்தை AI பகுப்பாய்வு செய்த விதம் விஞ்ஞானிகளையே ஆச்சரியத்தில் ஆழ்த்தியது.
இந்த ஆய்வில் ‘வினை ஆயங்கள்’ (reaction coordinates) எனப்படும் முக்கிய மாறிகள் கண்டறியப்பட்டது.. ஒரு நீர் மூலக்கூறு அதிக அடர்த்தி கொண்ட அமைப்பிலிருந்து குறைந்த அடர்த்தி கொண்ட அமைப்பிற்கு மாறுவதையும், பின்னர் மீண்டும் அதன் அசல் வடிவத்திற்குத் திரும்புவதையும் இந்த ஆய்வுகள் தெளிவாக விவரிக்கின்றன.
மூலக்கூறுகள் தங்கள் வடிவத்தை மாற்றிக்கொள்ள கடக்க வேண்டிய ஆற்றல் தடைகள், ‘சேடில் பாயிண்ட்ஸ்’ (saddle points – சமநிலை மாற்றப் புள்ளிகள்) எண்ணிக்கை மற்றும் அவற்றின் துல்லியமான இருப்பிடங்கள் ஆகியவற்றை AI வெற்றிகரமாக வரைபடமாக்கியது. இந்த மாற்றம் பெரும்பாலும் ஒரு தடையைக் கடந்து செல்லும் “பாதி-வளைவு” (semi-loopy) பாதையின் வழியாகவே நிகழ்கிறது என்பது கண்டறியப்பட்டது.
இந்தச் சிக்கலான இயற்பியல்-வேதியியல் செயல்முறையை அனைவரும் புரிந்துகொள்ளும் வகையில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு சுவாரஸ்யமான உதாரணத்தை அளித்தனர். ‘லைவ் சயின்ஸ்’ (Live Science) தளத்திற்கு அளித்த விளக்கத்தில், பேராசிரியர் ஜெங் (Zheng) இதை ஒரு மலையேற்றத்துடன் ஒப்பிட்டுக் கூறினார்.
பூஜ்ஜிய டிகிரி செல்சியஸை ஒட்டிய வெப்பநிலையில் பனியும் நீரும் கலந்திருக்கும் சூழலில், இந்த மூலக்கூறுகள் மூன்று வெவ்வேறு தடைகளைக் கொண்ட முழு-வளைவுப் பாதையைப் பின்பற்றுகின்றன. மலையேறுபவர்கள் மலையேறும்போது பாதுகாப்பான பாதையைத் தேர்ந்தெடுப்பது போல அதாவது ஒரு பக்கம் எளிதான சரிவும் மறுபக்கம் ஆபத்தான செங்குத்துப் பாறையும் இருந்தால், குறைவான ஆற்றல் தேவைப்படும் பாதையைத் தேர்ந்தெடுப்பதைப் போல மூலக்கூறுகளும் குறைந்த ஆற்றல் தேவைப்படும் பாதி-வளைவுப் பாதையைத் தேர்ந்தெடுக்கின்றன. இருப்பினும், எல்லை நிலைமைகள் மாறும்போது, அவை மலை உச்சியைச் சுற்றிச் செல்லும் முழு-வளைவுப் பாதைக்கு மாறுகின்றன.
இந்த அற்புதமான கண்டுபிடிப்பு இயற்பியலோடு மட்டும் நின்றுவிடாமல், மருத்துவ அறிவியல் மற்றும் வளர்சிதை மாற்றத்திலும் புரட்சிகரமான தாக்கத்தை ஏற்படுத்தவுள்ளது. பசிபிக் நார்த்வெஸ்ட் நேஷனல் லேபரட்டரி (PNNL) போன்ற முன்னணி ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள், இப்போது உண்மையான சோதனைகள் மூலம் இந்தக் கோட்பாட்டை உறுதிப்படுத்துவதற்கான புதிய முறைகளை உருவாக்கி வருகின்றன.
Read More : உங்கள் ரயில் தாமதமாகிவிட்டதா..? நீங்கள் ஆன்லைன் வழியாக இழப்பீடு பெறலாம்.. இப்படி விண்ணப்பிக்கவும்..!
