Российские учёные создали «умный» конструктор материалов будущего
Он позволит создавать уникальные сплавы и конструкции для авиации и медицины
Учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета представили перспективную разработку — конструктор материалов нового поколения на основе искусственного интеллекта. Система способна самостоятельно проектировать микроструктуры материалов с ранее недостижимым сочетанием свойств, например, максимальной прочности при минимальном весе, что открывает новые возможности для авиации, медицины и энергетики.
Суть разработки заключается в создании трёхмерных «цифровых чертежей» материалов с оптимальной внутренней архитектурой. В отличие от традиционных методов, которые требуют огромных вычислительных ресурсов или лишь комбинируют известные решения, новый конструктор способен генерировать принципиально новые и при этом реализуемые на практике структуры.
Уникальность технологии — в сочетании двух подходов. Сначала специально обученная нейросеть, адаптированная для работы с 3D-объектами, изучает библиотеки существующих материалов и усваивает фундаментальные принципы их построения. Затем генетический алгоритм находит наилучшие варианты сочетания, оценивая их по заданным параметрам, таким как прочность и плотность.
Идеальный компромисс между противоречивыми требованиями
Ключевой результат работы системы — нахождение так называемых «предельных» решений, идеального компромисса между противоречивыми требованиями.
Практические испытания подтвердили высокую эффективность метода. Сгенерированные искусственным интеллектом трёхмерные микроструктуры превзошли материалы из исходной базы данных, продемонстрировав увеличение жёсткости на 15-20% при одинаковой плотности.
Эта разработка имеет стратегическое значение не только для России, но и для всего мира. Она может помочь значительно сократить время и стоимость создания новых материалов в очень важных сферах — например, для костных имплантатов, лёгких авиационных конструкций и жаропрочных турбинных лопаток.
