هوش مصنوعی تولید مواد با خواص مکانیکی جدید را ممکن کرد

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از گروه تحقیقاتی برکلی انجنیرینگ، رویکرد نوآورانه می‌تواند محصولات روزمره با خواص مکانیکی جدید ایجاد کند. مواد عایق صدا، نمونه‌ای از فراماده‌ای است که می‌توان با استفاده از این روش جدید طراحی مبتنی بر هوش مصنوعی آن را تولید کرد. متامواد مانند زیره میانی کفش کتانی و سپر خودرو برای حمل بار یا مقاومت در برابر ضربه طراحی شده‌اند؛ اما طراحی این محصولات به گونه‌ای که انتظار می‌رود می‌تواند فرآیندی مستعد خطا باشد. در حال حاضر، مهندسان برکلی یک روش طراحی نوآورانه را توسعه داده‌اند که از هوش مصنوعی برای تولید متا موادی استفاده می‌کند تا اطمینان حاصل شود که عملکرد بهینه و رفتار‌های هدف در این مواد تخصصی تعبیه شده است.

رایان ژینگ (Rayne Zheng)، محقق اصلی، استاد علوم و مهندسی مواد، برکلی گفت: روش طراحی مبتنی بر هوش مصنوعی ما ایجاد سریع مواد با عملکرد و ویژگی‌های هدف تعیین‌شده توسط کاربر را امکان‌پذیر می‌کند. این رویکرد این امکان را برای هر کاربری فراهم می‌کند تا رفتار‌های مکانیکی محصول مورد نظر خود را تعریف کند و سپس بقیه کار را به هوش مصنوعی و یک چاپگر سه بعدی بسپارد تا محصولی دقیقاً مطابق میل خود، تولید کند.

محصولاتی مانند کلاه ایمنی، دستکش بوکس و سپر خودرو با منحنی‌ها یا جابجایی نیرو طراحی شده اند که آن‌ها را قادر می‌سازد در برابر نیرو و ضربه مقاومت کنند. این منحنی‌ها تاریخچه کامل تغییر شکل مواد را در هنگام بارگذاری ثبت می‌کنند و تمام اطلاعات مربوط به خواص مکانیکی آن‌ها را نشان می‌دهند؛ اما به گفته ژینگ، روش‌های طراحی فعلی تنها انتخاب محدودی از خواص مکانیکی را پوشش می‌دهند، و خواص مورد نظر به ندرت در مقادیر اندازه‌گیری شده به دلیل عدم قطعیت و خطا در فرآیند تولید منعکس می‌شوند.

با توجه به این چالش، محققان تصمیم گرفتند تا یک رویکرد مبتنی بر هوش مصنوعی برای طراحی مواد ایجاد کنند که فرآیند تکراری طراحی-تولید را دور بزند و در عین حال محصولی با رفتار‌های مکانیکی دقیق ارائه دهد.

با این روش، کاربر می‌تواند یک رفتار مکانیکی مورد نظر را وارد کند که توسط یک منحنی توصیف شده است، و این داده‌ها سپس به کد هوش مصنوعی برای تولید یک طرح وارد می‌شوند فرآیندی که تنها چند ثانیه طول می‌کشد؛ و هنگامی که این طرح به صورت سه بعدی پرینت شد، رفتار مکانیکی مورد نظر را تکرار خواهد کرد. در حالی که هنوز در مراحل اولیه خود است، روش طراحی مبتنی بر هوش مصنوعی ما می‌تواند تقریباً هر نوع رفتار ماده‌ای را با دقت ۹۰ درصد ایجاد کند.

ژینگ و تیمش با استفاده از روش جدید خود، یک کفش میانی با جذب انرژی و سفتی مورد نیاز دوندگان ساختند. آن‌ها همچنین پتانسیل استفاده از هوش مصنوعی را برای طراحی ساختار‌هایی مانند سپر خودرو نشان دادند که مقدار زیادی انرژی برخورد را جذب می‌کند و میزان ضربه منتقل شده به بدن انسان را به حداقل می‌رساند.

ژینگ گفت: روش طراحی مبتنی بر هوش مصنوعی ما رفتار‌های مکانیکی ایجاد کرد که قبلاً وجود نداشتند، مانند موادی که دارای منحنی‌های نیرو و حاوی ویژگی‌های پیشرفته ضربه، انحنا‌ها و اشکال با جذب انرژی متناسب هستند. این کشف می‌تواند الگوی جدیدی برای طراحی محصول و مواد ارائه دهد که در آن ما دیگر محدود به مواد موجود در طبیعت نیستیم.