Изследователи от MIT използват изкуствен интелект (ИИ), за да открият устойчиви заместители на цимента и да намалят въглеродния отпечатък на бетона.

Седмици наред бялата дъска в лабораторията на MIT бе изпълнена с химични формули, графики и идеи, докато изследователи от Olivetti Group и MIT Concrete Sustainability Hub (CSHub) работеха по глобално значим проблем: Как да намалим съдържанието на цимент в бетона, без да компрометираме неговите качества?

Макар индустрията отдавна да използва добавки като пепел и шлака, техният ограничен брой и нарастващо търсене създават нужда от алтернативи. Основната трудност обаче не е липсата на възможности, а изобилието от потенциални материали – твърде много, за да бъдат ръчно анализирани.

ИИ системата, която преся хиляди възможности

Решението идва от екипа на д-р Соруш Маджуби, който на 17 май публикува резултатите от проучването в списание Communications Materials. С помощта на големи езикови модели – същите технологии, които стоят зад чатботове като ChatGPT – учените създават рамка за машинно обучение, която автоматично оценява и сортира потенциални материали за бетон въз основа на ключови свойства.

„Изкуственият интелект се оказа ключът“, казва Маджуби. „Имаме стотици хиляди страници литература, които машината може да прочете за секунди.“

Два ключови критерия: хидравличност и пуцоланичност

За да бъде даден материал подходящ заместител на цимента, той трябва да отговаря на два критерия:

  • Хидравлична реактивност – способността да се втвърдява при контакт с вода, както прави циментът;

  • Пуцоланичност – реактивност с калциев хидроксид, водеща до повишена здравина с времето.

Използвайки тази рамка, екипът анализира над 1 милион скални проби и обобщи резултатите в 19 типа материали, включително биомаса, минни отпадъци и дори смачкани строителни материали.

Керамиката – древен материал с ново приложение

Изненадващо, отпадъчната керамика – като стари плочки, тухли и грънчарски изделия – показва висока реактивност и потенциал за заместване на част от цимента. Тези свойства напомнят на древноримския бетон, в който керамиката е играла ключова роля за дълготрайността на строежите.

„Някои от тези материали могат да се използват директно след смилане, без сложна обработка“, казва Маджуби. „Това е огромен плюс за кръговата икономика – използваме отпадъци, които иначе биха отишли на сметището.“

Глобален потенциал и следващи стъпки

Откритите материали са достъпни в различни части на света, което прави приложението им глобално осъществимо. Екипът от MIT вече планира следващата фаза – експериментално валидиране на най-обещаващите кандидати и разширяване на AI рамката.

„Данните и изкуственият интелект ни помагат да проектираме по-устойчиви материали, без компромис със здравината, издръжливостта или безопасността“, подчертава професор Елза Оливети, съавтор на изследването и директор на MIT Climate Project.

Бетонът като стълб на устойчивото строителство

Според Рандолф Кирчейн, директор на CSHub и съавтор на проекта, бетонът е гръбнакът на съвременната инфраструктура, а новите технологии като изкуствения интелект ще изиграят централна роля за неговото усъвършенстване:

„Ние се стремим не просто към устойчивост, а към интелигентно и отговорно строителство.“

Съавтори на проекта са още Винит Венугопал, Ипек Бенсу Манав и Хесам Азари Джафари, които заедно със своите колеги отварят нова ера в науката за материалите – ера, в която AI не просто помага, а създава бъдещето на строителството.

Източник: TechXplore