В Ростове-на-Дону научили искусственный интеллект создавать новые материалы

Ученые Южного федерального университета (ЮФУ) делегировали искусственному интеллекту (ИИ) процесс разработки новых материалов. Они создали установку для экспресс-синтеза материалов, которой может управлять ИИ. 

Исследовательскую программу по теме «Управляемая искусственным интеллектом роботизированная станция на источнике синхротронного излучения для ускоренной разработки новых материалов и их диагностики в режиме реального времени» представил научный руководитель направления ЮФУ, доктор физико-математических наук, профессор Александр Солдатов.

«Это установка для экспресс-синтеза новых материалов, управляемая искусственным интеллектом. В предложенном механизме люди задействованы только на этапе программирования ИИ, затем он обучается самостоятельно и выполняет работу автоматически, по алгоритмам. Человек работает 40 часов в неделю, а наша установка сможет работать 24 часа ежедневно, то есть 168 часов в неделю. Это повышает результативность и скорость работы, позволяет избежать ошибок, возникающих из-за человеческого фактора», ― подчеркнул Александр Солдатов.

Сейчас на базе Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ собран макет системы микрофлюидики, а в течение 2021–2023 годов ученые обучат алгоритмы и расширят диапазон задаваемых параметров синтеза. Это позволит эффективно использовать установку в условиях синхротронных центров.

По словам заведующего лабораторией интеллектуальных и киберфизических систем Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Андрея Чернова, ИИ существенно меняет процессы исследований в области открытия новых материалов. Одно из его главных преимуществ в том, что он позволяет находить скрытые закономерности в многомерном пространстве структуры, свойств, спектров и условий синтеза веществ. Алгоритмы после обучения могут прогнозировать структуру вещества, которое еще не синтезировали. В дальнейшем, если искомая структура становится известной, ее можно получить с помощью роботизированной системы синтеза. Технологии искусственного интеллекта и здесь позволяют быстрее и увереннее идти к поставленной цели, используя нейронные сети, глубокое обучение, самообучающиеся модели, при этом достигая конечного результата за меньшее число шагов. 

В работе ученых результат синтеза в микрофлюидной системе контролируется в режиме реального времени с помощью синхротронного излучения, а управление параметрами эксперимента осуществляется алгоритмами, натренированными на достижение целевой наноразмерной структуры вещества. Так искусственный интеллект открывает возможности ускоренного синтеза новых материалов, управление которым поручено современным высокопроизводительным компьютерам. 

«Южный федеральный университет ведет междисциплинарные исследования, которые позволят расширить возможности научных установок класса «мегасайенс». Эти исследования смогут обеспечить ведущую роль синхротронных центров в ускоренной разработке материалов и их трансфере в реальный сектор экономики. Новые подходы к управлению параметрами экспериментов на синхротронных установках позволят на порядок ускорить процесс получения результатов и таким образом внесут существенный вклад в обеспечение прорывного, опережающего развития России и достижение национальных целей Российской Федерации», ― отметила ректор ЮФУ Инна Шевченко.

Проект поддержан в рамках конкурса Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры, утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 16 марта 2020 г. № 287. Заказчик-координатор программы ― Минобрнауки России. 

Напомним, что в рамках Года науки и технологий ноябрь посвящен теме искусственного интеллекта. 

Читать также