Kluczowe dania na wynos
- Twoja drukarka 3D może w końcu być w stanie produkować mocniejsze materiały dzięki postępom w badaniach wspomaganych przez sztuczną inteligencję.
- Naukowcy z MIT opracowali algorytm, który wykonuje większość procesu odkrywania materiału.
- Zespół wykorzystał system do ulepszenia nowego atramentu do druku 3D, który twardnieje pod wpływem światła ultrafioletowego.
Domowe drukarki 3D mogą stać się bardziej przydatne dzięki postępom w sztucznej inteligencji (AI).
Naukowcy wykorzystują uczenie maszynowe do tworzenia mocniejszych i wytrzymalszych materiałów drukarskich, zgodnie z niedawno opublikowanym artykułem.
Nowe materiały mogą mieć różne zastosowania, od przemysłowego do hobbystycznego drukowania 3D, takie jak opakowania dostosowane do konkretnej elektroniki, spersonalizowany sprzęt ochrony osobistej, a nawet designerskie meble, Keith A. Brown, profesor inżynierii na Uniwersytecie w Bostonie, który był wśród naukowców prowadzących badanie, powiedział Lifewire w wywiadzie e-mailowym.
„Naszym celem jest nauczenie się drukowania w 3D wysokowydajnych komponentów mechanicznych” – dodał. „Mogą one mieć różne zastosowania, od przemysłowego do hobbystycznego drukowania 3D, takie jak opakowania dostosowane do konkretnej elektroniki, spersonalizowany sprzęt ochrony osobistej, a nawet designerskie meble”.
Wydrukować coś?
W systemie opracowanym przez zespół Browna algorytm wykonuje większość procesu wykrywania w celu znalezienia nowych materiałów do drukowania.
„Nasze podejście polega na połączeniu zautomatyzowanej produkcji i testowania z uczeniem maszynowym, aby szybko i skutecznie identyfikować komponenty o wysokiej wydajności” – powiedział Brown. „W istocie mamy autonomicznego robota, który bada te systemy mechaniczne pod naszym nadzorem”.
Jeśli chciałbyś zaprojektować nowe typy baterii, które byłyby bardziej wydajne i tańsze, możesz użyć takiego systemu, aby to zrobić.
Człowiek wybiera kilka składników, wprowadza szczegóły dotyczące ich składu chemicznego do algorytmu i określa właściwości mechaniczne nowego materiału. Algorytm następnie zwiększa lub zmniejsza ilość tych składników i sprawdza, jak każda formuła wpływa na właściwości materiału, zanim osiągnie idealną kombinację.
Naukowcy wykorzystali system do ulepszenia nowego atramentu do drukowania 3D, który twardnieje pod wpływem światła ultrafioletowego. Zidentyfikowali sześć substancji chemicznych do wykorzystania w recepturach i wyznaczyli cel algorytmu, aby odkryć materiał o najlepszych parametrach pod względem twardości, sztywności i wytrzymałości.
Bez sztucznej inteligencji optymalizacja tych trzech właściwości byłaby trudna, ponieważ mogą one działać w różnych celach. Na przykład najmocniejszy materiał może nie być najsztywniejszy.
„Eksploracja siłowa może pozwolić na eksplorację około 100 materiałów” – powiedział Lifewire w rozmowie e-mailowej Joshua Agar, profesor Uniwersytetu Lehigh, który wykorzystuje uczenie maszynowe do odkrywania nowych materiałów. „Sztuczna inteligencja i zautomatyzowane eksperymenty umożliwiają przeszukiwanie milionów próbek”.
Człowiek chemik zazwyczaj próbuje zmaksymalizować jedną właściwość na raz, co skutkuje wieloma eksperymentami i dużą ilością odpadów. Ale sztuczna inteligencja była w stanie zrobić to znacznie szybciej niż człowiek.
Wykorzystanie sztucznej inteligencji w druku 3D pozwala na wykonanie setek powtórzeń o pożądanych właściwościach w tym samym czasie, co chemik wykonujący jedną lub dwie czynności”, Alessio Lorusso, dyrektor generalny Roboze, firmy, która wykorzystuje sztuczną inteligencję do opracowują materiały, powiedział Lifewire w rozmowie e-mailowej. Nie był zaangażowany w badania MIT. „To oczywiście niezwykła technologia pozwalająca na redukcję czasu i kosztów.”
Przyszłość może być wydrukowana
Proces odkrywania materiałów do drukowania może być jeszcze szybszy dzięki większej automatyzacji, powiedział w komunikacie prasowym Mike Foshey, profesor MIT i współautor artykułu. Naukowcy mieszali i testowali każdą próbkę ręcznie, ale roboty mogą obsługiwać systemy dozowania i mieszania w przyszłych wersjach systemu.
Ostatecznie naukowcy planują przetestować proces sztucznej inteligencji pod kątem zastosowań wykraczających poza opracowywanie nowych atramentów do druku 3D.
„Ma to szerokie zastosowanie w całej materiałoznawstwie” – powiedział Foshey. „Na przykład, jeśli chcesz zaprojektować nowe typy akumulatorów, które byłyby bardziej wydajne i tańsze, możesz użyć takiego systemu, aby to zrobić. Lub, jeśli chcesz zoptymalizować lakier do samochodu, który działał dobrze i był przyjazny dla środowiska, ten system też mógłby to zrobić.„
Możliwości dla materiałów opartych na sztucznej inteligencji są „nieskończone”, gdy algorytm zostanie opracowany, a maszyna będzie miała wystarczającą ilość danych, aby zacząć go dokładnie stosować, powiedział Lorusso.
„Uważamy, że znalezienie nowych materiałów jest przydatne, ponieważ osiągi osiągane dzisiaj przez superpolimery i kompozyty dają możliwość wytwarzania części do końcowego zastosowania” – dodał. „Mogą zastąpić metale i stworzyć model gospodarki o obiegu zamkniętym, w którym surowiec będzie się nadal regenerował dzięki ciągłemu recyklingowi”.
