Разработка новых сверхтвердых материалов — одна из ключевых задач современной науки и промышленности. Российские исследователи совершили значительный прорыв в этой области, создав систему искусственного интеллекта, способную ускорять расчеты свойств сложных соединений. Новая технология уже доказала свою эффективность при работе с боридами вольфрама, открывая путь к созданию материалов с уникальными характеристиками.
Как ИИ ускоряет разработку сверхтвердых материалов?
Проблема традиционных методов
До недавнего времени ученые использовали методы квантовой химии для моделирования свойств кристаллов и молекул. Однако такие расчеты требуют огромных вычислительных мощностей и времени, поскольку сложность вычислений растет экспоненциально с увеличением числа атомов в структуре.
Революция благодаря машинному обучению
Исследователи из Института искусственного интеллекта AIRI, Сбербанка, Томского политехнического университета и Сколтеха разработали нейросетевую модель, которая значительно ускоряет процесс предсказания свойств материалов. В основе системы лежат графовые нейронные сети (GNN), которые анализируют структуру соединений в виде математических графов, что позволяет эффективно прогнозировать их характеристики.
Применение ИИ для боридов вольфрама
Анализ тысяч конфигураций за дни, а не годы
Ученые сосредоточились на изучении высшего борида вольфрама, допированного различными металлами. Традиционные методы потребовали бы годы вычислений, но ИИ-система справилась с задачей всего за несколько дней.
“Обученная нами модель проанализировала все возможные допанты и выделила наиболее перспективные варианты для экспериментальной проверки. Этот подход применим не только к боридам, но и к любым другим классам функциональных материалов”, — пояснил Роман Еремин, ведущий научный сотрудник AIRI.
Открытие нового перспективного соединения
В ходе исследования ИИ проанализировал 375 000 структурных конфигураций и выявил, что пентаборид вольфрама, допированный танталом (20–60%), обладает наилучшими механическими свойствами. Последующий синтез в Томском политехе подтвердил прогнозы, доказав эффективность новой технологии.
Перспективы технологии
Ускорение разработки материалов будущего
Использование ИИ позволяет:
- Сократить время исследований с лет до дней.
- Снизить затраты на вычислительные ресурсы.
- Открывать новые материалы с заданными свойствами.
Применение в промышленности
Разработанная система может быть использована для создания:
- Сверхтвердых покрытий для инструментов и техники.
- Термостойких материалов для аэрокосмической отрасли.
- Новых композитов для электроники и энергетики.
Заключение
Российские ученые доказали, что искусственный интеллект способен революционизировать материаловедение, ускоряя открытие новых сверхтвердых соединений. Это открытие не только расширяет научные горизонты, но и имеет огромное практическое значение для промышленности.
