استخدام الذكاء الاصطناعي لاكتشاف الهياكل المعدنية الصلبة والقوية

منصة الذكاء الاصطناعي ـ متابعات

عندما تقود بسلاسة من النقطة أ إلى النقطة ب، فإنك لست مجرد تستمتع براحة سيارتك، ولكنك أيضًا تستمتع بالهندسة المتطورة التي تجعلها آمنة وموثوقة. وراء ميزات الراحة والحماية تكمن جانبًا أقل شهرة ولكنه حاسم: الأداء الميكانيكي المحسّن بخبرة للمواد المجهرية المهيكلة. هذه المواد ، التي تكون جزءًا لا يتجزأ من السيارة وغالبًا ما تُغفَل ، هي ما يعزّز متانة وقوة مركبتك في كل رحلة.

لحسن الحظ ، فقد فكر علماء مختبر MIT لعلوم الحاسوب والذكاء الاصطناعي (CSAIL) في هذا الأمر بالنسبة لك. فقد تجاوز فريق من الباحثين الأساليب التقليدية للتجربة والخطأ لإنشاء مواد ذات أداء استثنائي من خلال التصميم الحسابي. يدمج نظامهم الجديد التجارب الفعلية والمحاكاة القائمة على الفيزياء والشبكات العصبية للتنقل في التناقضات التي غالبًا ما توجد بين النماذج النظرية والنتائج العملية. ومن بين النتائج الأكثر إثارة للدهشة: اكتشاف المركبات المجهرية – المستخدمة في كل شيء من السيارات إلى الطائرات – والتي تكون أكثر صلابة ومتانة ، مع تحقيق توازن مثالي بين الصلابة والمرونة.

ويقول بيتشين لي ، طالب دكتوراه في هندسة الكهرباء والهندسة الحاسوبية في MIT والباحث الرئيسي في المشروع: “تصميم وتصنيع المركبات أمر أساسي في الهندسة. آمل أن تمتد آثار عملنا إلى مجالات متنوعة مثل الكيمياء البولمرية وديناميكا السوائل وعلم الأرصاد الجوية وحتى الروبوتات”.

في عالم علوم المواد النابض بالحياة ، تكون الذرات والجزيئات مثل المهندسين الصغار الذين يتعاونون باستمرى لبناء مستقبل كل شيء. ومع ذلك ، يجب على كل عنصر أن يجد شريكه المثالي ، وفي هذه الحالة ، كان التركيز على إيجاد توازن بين خاصيتين حرجتين للمواد: الصلابة والمتانة. تضمنت طريقتهم مساحة تصميم كبيرة تتضمن نوعين من المواد الأساسية – واحدة صلبة وهشة ، والأخرى ناعمة ومرنة – لاستكشاف ترتيبات مكانية مختلفة لاكتشاف المواد المجهرية المثلى.

كان الابتكار الرئيسي في نهجهم هو استخدام الشبكات العصبية كنماذج بديلة للمحاكاة ، مما يقلل من الوقت والموارد المطلوبة لتصميم المواد. ويقول لي: “هذا الخوارزمية التطورية ، المسرعة بواسطة الشبكات العصبية ، توجه استكشافنا ، مما يسمح لنا بالعثور على العينات ذات الأداء الأفضل بكفاءة”.

الهياكل المعمارية
بدأ فريق البحث بصنع مواد فوتوبوليمرية ثلاثية الأبعاد بحجم يقارب حجم الهاتف الذكي ولكنها أرق، ثم أضافوا شقا صغيرا وقطعة مثلثة إلى كل منهما. بعد معالجة متخصصة بالضوء فوق البنفسجي ، تم تقييم العينات باستخدام آلة اختبار قياسية – Instron 5984 – لاختبار الشد لقياس القوة والمرونة.

في الوقت نفسه ، دمجت الدراسة التجارب الفعلية مع المحاكاة المتطورة. باستخدام إطار الحوسبة عالية الأداء ، تمكن الفريق من التنبؤ بالخصائص المادية وتحسينها قبل إنشائها حتى. وكانت أكبر إنجازاتهم في التقنية الدقيقة لربط مواد مختلفة على نطاق مجهري – وهي طريقة تشتمل على نمط معقد من قطرات صغيرة جدًا تجمع بين المواد الصلبة والمرنة ، لتحقيق التوازن المناسب بين القوة والمرونة. تطابقت المحاكاة بشكل وثيق مع نتائج الاختبار الفعلي ، مما يؤكد الفعالية العامة.

هذا المحتوى تم بمعرفة وحدة الذكاء الاصطناعي