Äärimmäisen Pakkaantuvan Materiaalin Kehittäminen Tekoälyllä

Uusi äärimmäisen pakkaantuva materiaali, jonka kehittivät TU Delftin tutkijat tekoälyllä, voi muuttaa monia jokapäiväisiä esineitä säilyttäen samalla voimakkuutensa. Tutkijat eivät suorittaneet kokeellisia testejä, vaan he loivat materiaalin ainoastaan tekoälyllä ja machine learning:n avulla.

Miguel Bessa on ensimmäinen kirjoittaja julkaisussa, joka ilmestyi Advanced Materials -julkaisussa 14. lokakuuta.

”Tekoäly antaa sinulle aarteen kartan, ja tutkijan on etsittävä aarre”, hän sanoi.

Jokapäiväisten Esineiden Muuttaminen

Miguel Bessa, materiaalitieteen apulaisprofessori TU Delftissä, sai inspiraation tämän materiaalin luomiseen viettäessään aikaa California Institute of Technologyssa. Siellä, avaruusrakenteiden laboratoriossa, hän havaitsi satelliittirakenteen, joka pystyi avaamaan pitkiä aurinkopurjeita pienestä paketista.

Tämän nähtyään Bessa halusi tietää, onko mahdollista suunnitella äärimmäisen pakkaantuva ja vahva materiaali ja pakata se pieneksi osaksi alkuperäisestä tilavuudestaan.

“Jos tämä on mahdollista, jokapäiväiset esineet, kuten pyörät, päiväkirjat ja sateenvarjot, voidaan taittaa taskuun”, hän sanoi.

Seuraavan Sukupolven Materiaalit

Bessa uskoo, että seuraavan sukupolven materiaalien on oltava sopeutuvia ja monikäyttöisiä, ja niiden on oltava muunneltavissa. Tämän toteuttamiseen tarvitaan rakenteiden määrääviä materiaaleja, jotka ovat metamateriaaleja, jotka hyödyntävät uusia geometrioita. Tämä mahdollistaa materiaaleille tiettyjä ominaisuuksia ja toiminnallisuutta, joita ei aiemmin ollut olemassa.

“Metamateriaalien suunnittelu on kuitenkin perustunut laajaan kokeiluun ja koetulevaisuuteen”, Bessa sanoo. “Väitämme, että prosessia on käännettävä ja tekoälyä on käytettävä uusien suunnittelumahdollisuuksien tutkimiseen ja kokeilun vähentämiseen absoluuttiseen minimiin.”

“Seuraamme laskennallista, tietopohjaista lähestymistapaa uuden metamateriaalikäsitteen tutkimiseen ja sovittamiseen eri kohdemateriaaleihin, mittakaavoihin ja valmistusprosesseihin.“

Uudet Mahdollisuudet

Tekoälyllä Bessa kehitti kaksi eri mittakaavojen suunnitelmaa äärimmäisen pakkaantuvasta materiaalista, joka kehitettiin tekoälyllä. Ne muuttivat hauraita polymeerejä kevyemmiksi ja palautuvammiksi metamateriaaleiksi. Näiden uusien metamateriaalien tärkein ja vaikuttavin piirre on, että ne ovat äärimmäisen pakkaantuvia. Makroskaalainen suunnittelu keskittyy maksimaaliseen pakkaantuvuuteen, kun taas mikroskaala on paras korkealle voimakkuudelle ja jäykkyydelle.

Bessa väittää, että työn tärkein osa ei ole itse kehitetty materiaali, vaan uusi suunnittelutapa, joka perustuu tekoälyyn ja koneoppimiseen. Tämä voi avata mahdollisuuksia, joita ei aiemmin tiedetty.

“Tärkeintä on, että koneoppiminen luo mahdollisuuden kääntää suunnitteluprosessia kokeellisesti ohjatuista tutkimuksista laskennallisiin, tietopohjaisiin tutkimuksiin, vaikka tietokoneen mallit puuttuvat joistakin tiedoista. Olennaiset vaatimukset ovat, että ‘riittävä’ määrä tietoa kiinnostuksen kohteesta on saatavilla, ja että tiedot ovat riittävän tarkkoja.”

Bessa uskoo tietopohjaiseen tutkimukseen materiaalitieteessä ja sen kykyyn vallankumous ja muuttaa elämäntapaamme.

“Tietopohjainen tiede vallankumous, miten saavutamme uusia löytöjä, ja en malta odottaa, mitä tulevaisuus tuo meille.”

Ottaa Vastuun Alusta Loppuun

Nämä uudet kehityssuunnat osoittavat, että on alueita, joita voidaan muuttaa tekoälyllä ja koneoppimisella, joita ei yleisesti tunnusteta. Vaikka on todistettu, että tekoäly vallankumous koneet, teknologiat ja lähes jokainen muu yhteiskunnan osa-alue, ei usein tunnusteta, että se voi myös kehittää ne täysin itsenään. Tulee olemaan vaihe, jossa koneoppiminen ja tekoäly ottaa vastuun suunnittelusta ja kehittämisestä alusta loppuun. On ihmisten tehtävä asettaa näihin tekniikoihin tiettyjä mekanismeja, jotta ne ovat yhteensopivia elämäntapaamme kanssa.