Implementação de Aprendizado de Máquina em métodos químico-quânticos para investigação de reações fotoquímicas da glicina interestela
astroquímica, fotoquímica, gelo de glicina, aprendizado de máquina, ab initio, DFT
Estudos experimentais e teóricos investigam a origem interestelar da glicina, focando na sua formação, estabilidade e fotodegradação em ambientes simulando o meio interestelar. Avanços em métodos teóricos e computacionais permitem investigar a dinâmica fotoquímica de moléculas, conciliando abordagens clássicas e quânticas para tratar estados excitados e processos não-adiabáticos. O Aprendizado de Máquina tem revolucionado a Química Computacional ao permitir a estimativa eficiente de propriedades moleculares complexas, inclusive de sistemas fotoquímicos, com base em dados de alta qualidade e modelos bem validados. Evidências interestelares de glicina e metilamina reforçam a relevância da astroquímica, enquanto o Aprendizado de Máquina segue revolucionando a modelagem de processos fotoquímicos e quanto-dinâmicos com aplicações promissoras e ainda pouco exploradas; a literatura recente revela uma diversidade crescente de abordagens, desde redes neurais profundas até modelos híbridos com DFT ou Coupled Cluster, cobrindo sistemas excitados, radicais e dinâmicas não-adiabáticas. O projeto propõe desenvolver uma metodologia híbrida inédita ML-QC para estimar energias eletrônicas, coeficientes de velocidade e PEHSs da glicina e seu cátion radical, integrando dados físico-químicos, modelos de referência e validações estatísticas. Modelos de Aprendizado de Máquina, fundamentados em teoria estatística, são treinados com dados (e.g. descritores químicos) para estimar padrões complexos, com destaque para abordagens supervisionadas, não supervisionadas e híbridas aplicadas a sistemas químicos de alta variabilidade acoplados aos métodos químicos-quânticos estado-da-arte para elucidação de sistemas físico-químicos complexos, cientificamente relevantes na sociedade moderna. A implementação será realizada em Python utilizando a biblioteca Scikit-learn para modelagem e validação de algoritmos de aprendizado de máquina, com suporte do software ORCA para geração de dados quânticos, se necessário.