19:17 2024-02-09
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Noul instrument AI descoperă „metamateriale” realiste cu proprietăți neobișnuite
_ Noul instrument AI descoperă „metamateriale” realiste cu proprietăți neobișnuite
O acoperire care poate ascunde obiecte la vedere sau un implant care se comportă exact ca țesutul osos — aceste obiecte extraordinare sunt deja realizate din „metamateriale”. Cercetătorii de la TU Delft au dezvoltat acum un instrument AI care nu numai că poate descoperi astfel de materiale extraordinare, dar le face și gata de fabricare și durabile. Acest lucru face posibilă crearea de dispozitive cu funcționalități fără precedent. Ei și-au publicat descoperirile în Advanced Materials.
Proprietățile materialelor normale, cum ar fi rigiditatea și flexibilitatea, sunt determinate de compoziția moleculară a materialului, dar proprietățile metamaterialelor sunt determinate de geometria structura din care sunt construite. Cercetătorii proiectează aceste structuri digital și apoi le imprimă 3D. Metamaterialele rezultate pot prezenta proprietăți nenaturale și extreme. Cercetătorii au proiectat, de exemplu, metamateriale care, deși sunt solide, se comportă ca un fluid.
„În mod tradițional, designerii folosesc materialele disponibile pentru a proiecta un nou dispozitiv sau o mașină. Problema cu aceasta este că gama de proprietăți ale materialelor disponibile este limitată. Unele proprietăți pe care am dori să le avem pur și simplu nu există în natură. Abordarea noastră este: spuneți-ne ce doriți să aveți ca proprietăți și proiectăm un material adecvat cu acele proprietăți. Ce atunci vei obține nu este cu adevărat un material, ci ceva între o structură și un material, un metamaterial”, spune profesorul Amir Zadpoor de la Departamentul de Inginerie Biomecanică.
Design invers
Un astfel de proces de descoperire a materialelor necesită rezolvarea unei așa-numite „probleme inverse”: problema găsirii geometriei care dă naștere proprietăților pe care le dorești. Problemele inverse sunt notoriu dificil de rezolvat, de aceea intervine IA. Cercetătorii de la TU Delft au dezvoltat modele de învățare profundă care rezolvă aceste probleme inverse.
„Chiar și atunci când problemele inverse au fost rezolvate în trecut, acestea au fost limitate de ipoteza simplificatoare că geometria la scară mică poate fi realizată. dintr-un număr infinit de blocuri de construcție. Problema cu această ipoteză este că metamaterialele sunt de obicei realizate prin imprimare 3D, iar imprimantele 3D reale au o rezoluție limitată, ceea ce limitează numărul de blocuri de construcție care se potrivesc într-un anumit dispozitiv", spune primul autor, Dr. Helda Pahlavani.
Modelele de inteligență artificială dezvoltate de cercetătorii de la TU Delft lansează noi drumuri, ocolind orice astfel de ipoteze simplificatoare. „Așa că acum putem să întrebăm pur și simplu: câte blocuri de construcție vă permite tehnica dumneavoastră de fabricație să găzduiți în dispozitivul dvs.? Modelul găsește apoi geometria care vă oferă proprietățile dorite pentru numărul de blocuri de construcție pe care le puteți produce efectiv.”
O problemă practică majoră neglijată în cercetările anterioare a fost durabilitatea metamaterialelor. Majoritatea modelelor existente se rup odată ce sunt folosite de câteva ori. Acest lucru se datorează faptului că abordările existente de proiectare a metamaterialelor nu țin cont de durabilitate.
„Până în prezent, sa referit doar la ce proprietăți pot fi atinse. Studiul nostru ia în considerare durabilitatea și selectează cele mai durabile modele dintr-o piscină mare. de candidați la proiectare. Acest lucru face ca desenele noastre să fie cu adevărat practice și nu doar aventuri teoretice", spune Zadpoor.
Posibilitatea metamaterialelor par nesfârșite, dar întregul potențial este departe de a fi realizat, spune profesorul asistent Mohammad J. Mirzaali, autor corespondent al publicației. Acest lucru se datorează faptului că găsirea designului optim al unui metamaterial se bazează în prezent în mare parte pe intuiție, implică încercări și erori și, prin urmare, necesită multă muncă. Utilizarea unui proces de proiectare invers, în care proprietățile dorite sunt punctul de plecare al proiectării, este încă foarte rară în domeniul metamaterialelor.
„Dar credem că pasul pe care l-am făcut este revoluționar în domeniul metamaterialelor. Ar putea duce la tot felul de noi aplicații.” Există posibile aplicații în implanturi ortopedice, instrumente chirurgicale, roboți moi, oglinzi adaptive și costume exo.
Comentarii:
Adauga Comentariu