La entropía, una medida del desorden molecular o aleatoriedad de un sistema, es crítica para comprender la composición física de un sistema. En sistemas físicos complejos, la interacción de elementos internos es inevitable, lo que hace que el cálculo de entropía sea una tarea computacionalmente exigente y, a menudo, poco práctica.La tendencia de una proteína plegada adecuadamente a desenredarse, por ejemplo, puede predecirse usando cálculos de entropía.
Ahora, un nuevo estudio de la Universidad de Tel Aviv propone una forma radicalmente simple y eficiente de calcular la entropía, y probablemente exista en su propia computadora.
"Descubrimos una forma de calcular la entropía utilizando un algoritmo de compresión estándar como el software zip que todos tenemos en nuestras computadoras", explica el profesor Roy Beck, de la Facultad de Física y Astronomía de TAU. "Las supercomputadoras se usan hoy para simular el plegado omal plegamiento de proteínas en estados enfermos. Nuestro estudio demostró que mediante el uso de un algoritmo de compresión estándar, podemos proporcionar nuevos conocimientos sobre las propiedades físicas de estas proteínas calculando sus valores de entropía utilizando un algoritmo de compresión.
"Tener la capacidad de calcular la entropía satisface una necesidad urgente de aprovechar el increíble poder de las simulaciones por computadora para abordar problemas urgentes y oportunos en ciencia y medicina", agrega el profesor Beck.
La investigación fue dirigida por el Prof. Beck y realizada por los estudiantes de doctorado TAU Ram Avinery y Micha Kornreich. Fue publicada en Cartas de revisión física el 22 de octubre
Según el profesor Beck, la investigación tiene infinitas aplicaciones. Desde simulaciones biomédicas hasta investigaciones básicas realizadas en física, química o ciencia de materiales, el nuevo algoritmo sería fácil de usar en cualquier computadora.
"Un estudiante de secundaria utilizó nuestro concepto para calcular la entropía de un sistema físico complejo: el modelo XY", dice el profesor Beck. "Aunque esto se considera un problema difícil con respecto a la entropía, el estudiante lo logró con muypoca guía. Esto demuestra la facilidad con que este método puede ser utilizado por casi cualquier persona para resolver problemas muy interesantes ".
La idea del método computacional surgió por primera vez cuando los estudiantes del profesor Beck, Avinery y Kornreich, discutieron la entropía desde el punto de vista de la teoría de la información. Se preguntaron qué tan bien podría funcionar esta idea en la práctica más que en la teoría.
"Simularon algunos sistemas físicos estándar con valores de entropía con los que se pueden comparar", dice el profesor Beck. "Pronto descubrieron que el tamaño del archivo de datos de simulación después de la compresión aumenta y disminuye exactamente como debería hacerlo la entropía esperada. Poco después de eso,se dieron cuenta de que podían convertir el tamaño del archivo comprimido en un valor utilizable: la entropía física. Sorprendentemente, la conversión simple que usaron fue válida para todos los sistemas estudiados ".
Los investigadores están expandiendo actualmente la aplicación de su metodología a una amplia y variada selección de sistemas.
"Desde que comenzamos a trabajar y hablar sobre nuestro trabajo, muchos investigadores de diferentes campos nos han contactado y nos han pedido que los ayudemos a calcular la entropía a partir de sus datos", concluye el profesor Beck. "Por ahora, nos estamos concentrando ensimulación de plegamiento de proteínas, un tema oportuno y urgente que puede beneficiarse enormemente de nuestro descubrimiento "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por American Friends of Tel Aviv University . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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