كل ذرة كربون في الجزيء تحمل جواز سفر — طاقة إلكتروناتها الأعمق التي تستقر في مداراتها. هذه الطاقة تستجيب بحساسية للجيران: يظهر أكسجين أو رابطة مزدوجة — ويتغير الرقم في الجواز. الكيميائيون يقيسون هذه الطاقات منذ زمن باستخدام الأشعة السينية، لكن حساب كل جزيء جديد يستغرق ساعات من وقت الحاسوب.

النموذج الجديد يعمل مثل أرشيفي خبير، يحدد فورًا من صورة واحدة للمبنى قوة الأساسات. يرى الجزيء ليس كخليط من الكرات، بل كرسم بياني — شبكة حيث الذرات عقد والروابط حواف. تدرّبت الشبكة العصبية على 8637 مركز كربون في 2116 جزيئًا بأحجام تتراوح من 4 إلى 16 ذرة، باستخدام بيانات نظرية الكثافة الوظيفية متعددة التكوينات (طريقة حساب كمومية معقدة). عند الاختبار على 570 قياسًا حقيقيًا في 113 جزيئًا — بعضها وصل إلى 45 ذرة — كان متوسط الخطأ 0.33 إلكترون فولت. هذا حوالي جزء من مائة من طاقة الضوء المرئي.

خصوصية النموذج هي سمات العقد ذات المعنى الكيميائي، التي تقلل الاعتماد على عمق تبادل الرسائل في الرسم البياني. ببساطة، لا تحتاج الشبكة العصبية إلى «إعادة سؤال» الجيران البعيدين مرات عديدة لفهم محيط الذرة. هذا مثلما تحدد مزاج شخص ليس من خلال سلسلة محادثاته الكاملة، بل من خلال بضع كلمات مفتاحية.

النموذج أيضًا مقاوم للهندسات المشوهة — تلك التي تنشأ من الاهتزازات الحرارية أو في المراحل المبكرة من التفاعل الكيميائي. اختُبر على tautomers (مصاوغات) أفوبنزون (45 ذرة) — جزيئات تغير موضع ذرة الهيدروجين وترتبط بالحماية من الأشعة فوق البنفسجية. ميّزت الشبكة الأشكال فورًا وأعطت طاقات متوافقة مع التجربة. هكذا يُفتح الطريق لفحص سريع للأدوية والمواد.

وإليك ما هو مثير للاهتمام: جواز سفر الكربون يتغير بعدة إلكترون فولتات اعتمادًا على الجيران — وهذا كافٍ للتمييز بين الجرافيت والألماس من خلال طيف الأشعة السينية وحده.