玻璃是咱们日常日子中的重要资料，具有多种用处，如隔热、构成电脑和智能手机的屏幕等。但是，其广泛的前史用处与其无序的原子结构所带来的科学奥妙构成了鲜明对比。这种令人费解的原子摆放办法使充沛了解和操作玻璃结构特性的作业变得更杂乱。因而，使用玻璃规划有用的功用资料对科学家来说仍然是一项具有挑战性的使命。

  为了进一步提醒隐藏在玻璃资猜中的结构规律性，一个研讨小组要点研讨了玻璃化学键网络中的环形结构。东北大学前所未有的大规模数据剖析中心的志賀元紀（Motoki Shiga）教授等人组成的研讨小组发明了量化环的三维结构和结构对称性的新办法：圆度和粗糙度。

  二氧化硅晶体（左）和玻璃（右）中环周围的空间原子密度。蓝色和红域别离表明硅原子和氧原子的大密度区域。图片来自：Motoki Shiga 等人

  使用这些目标，研讨小组确认了晶体和玻璃二氧化硅（SiO2）中有代表性的环形状的切当数量，发现了玻璃中特有的环和晶体中相似的环的混合物。

  此外，研讨人员还开发了一种技能，经过确认每个环的方历来丈量环周围的空间原子密度。

  环形目标： (a）核算进程；（b）二氧化硅（SiO2）上的目标示例；（c）形状目标在硅玻璃和九种晶体中的散布。资料来历：Motoki Shiga 等人。

  他们发现环周围存在各向异性，即原子构型的调理并非在所有方向上都是共同的，而与环引起的各向异性相关的结构有序性与试验依据（如二氧化硅的衍射数据）是共同的。研讨还发现，在一些特定区域，原子摆放遵从某一些程度的有序性或规则性，虽然玻璃硅石中的原子摆放看似不好和谐紊乱。

  化学键之外的结构单元和结构次序早已经过试验调查被估测出来，但直到现在科学家们还没找到它，Shiga 说。此外，咱们的成功剖析有助于了解相变，如资料的玻璃化和结晶，并为操控资料结构和资料特性供给了必要的数学描绘。

  展望未来，志贺和他的搭档们将使用这些技能提出探究玻璃资料的程序，这些程序根据数据驱动的办法，如机器学习和人工智能。