Создан сервис, позволяющий изучать состав минералов на Земле и в космосе

НОВОСИБИРСК, 25 декабря. //. Российские ученые разработали веб-приложение, способное с помощью современных информационных технологий, включая применение искусственного интеллекта (ИИ), расшифровывать состав микровключений в минералах. Разработка позволит сократить время расшифровки данных с нескольких месяцев работы до нескольких минут и может быть потенциально полезной для исследований веществ на поверхности астероидов и комет в космосе, сообщили в пресс-службе Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН.

Горные породы состоят из минералов, диагностика которых - важная задача геологов. По их составу и кристаллической структуре можно установить происхождение минеральной ассоциации, глубину и температуру формирования. Однако идентифицировать микроминералы (размером в несколько микрон) сложно, поскольку они часто находятся внутри более крупных кристаллов.

"Ученые представили веб-приложение с набором инструментов, который кардинально упрощает идентификацию микрокристаллов минералов во флюидных и расплавных включениях. Приложение анализирует спектр, полученный с помощью широко используемого метода спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС). Этот метод анализа был выбран, поскольку позволяет идентифицировать структуру и состав вещества без разрушения образца. Приложение дает результат высокой степени достоверности, поэтому может быть потенциально полезным для исследований вещества на поверхности планет земной группы, каменных спутников газовых гигантов в Солнечной системе, а также астероидов и комет", - рассказали в институте.

Сервис создавали ученые из ИГМ СО РАН, Института геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН (Иркутск) и Минералогического музея им. А. Е. Ферсмана РАН (Москва). Как пояснили в пресс-службе, флюидные и расплавные включения - микроскопические капельки и пузырьки в минерале хозяине, содержащие газы, жидкости и мельчайшие кристаллики минералов. Их анализ позволяет выяснить, как формировались руды и эволюционировала магма, а также прогнозировать местонахождение новых месторождений меди, свинца, лития, золота и других важных металлов.

Приложение ученых за несколько минут с высокой точностью расшифровывает спектры комбинационного рассеяния света. Такие спектры регистрируют изменения частот при прохождении света через микрокристаллы минералов. Ранее на это уходили дни и месяцы, а в сложных случаях требовались дополнительные анализы.

Выделить в сложном спектре участки, отвечающие отдельным минералам, и разложить спектр на простые компоненты позволяет алгоритм фазового анализа (RPA). Для быстрого поиска соответствий по базам данных разработчики внедрили в систему индексного поиска Faiss - самую распространенную на сегодняшний день библиотеку алгоритмов, позволяющих преобразовывать данные в числовой формат и осуществлять их группировку по заданным параметрам. Для распознавания сложных спектров исследователи интегрировали в систему нейросетевые технологии и применили методы машинного обучения (искусственный интеллект). Гибридная система распознавания позволяет достигать точности в идентификации минералов до 96,3%.