Высокий спрос на альтернативный цемент для производства бетона заставляет подбирать эффективные и надежные рецепты устойчивого цемента в большом количестве. Проблема заключается не только в поиске нужного материала, но и в их сортировке, поскольку их очень много. «Мы поняли, что ИИ — это ключ к движению вперед, — сказал Суруш Махджуби, руководитель команды. — Существует так много данных о потенциальных материалах — сотни тысяч страниц научной литературы. На их сортировку ушла бы не одна жизнь, и к тому времени было бы открыто еще больше материалов!»

Решение, найденное учеными из Массачусетского технологического института, позволяет сортировать несколько альтернативных материалов, оценивать их на основе их материальных и химических свойств, и выбирать то, которое работает лучше всего. Используя большие языковые модели (БЯМ), команда создала платформу машинного обучения, которая оценивает и сортирует материалы-кандидаты на основе их физических и химических свойств, пишет MIT News.

Цемент должен отвердевать под воздействием воды, а также вступать в химическую реакцию с гидроксидом кальция, вырабатывающимся в процессе соединения смеси с водой, чтобы бетон со временем становился прочнее и тверже. Для этих материалов необходимо добиться баланса, кроме того, учесть их доступность и сложность предварительной подготовки, чтобы избежать лишних затрат.

Проанализировав научную литературу и более одного миллиона образцов горных пород, исследователи использовали платформу для сортировки отобранных материалов на 19 типов, начиная от биомассы и побочных продуктов горнодобывающей промышленности и заканчивая обломками стройматериалов. Махджуби и его команда обнаружили, что подходящие материалы доступны по всему миру — и, что еще более ценно, многие из них можно ввести в бетонные смеси, просто измельчив их. Это означает, что можно сократить выбросы и сэкономить средства без особых дополнительных затрат.

«Один из самых интересных материалов, который мог бы заменить часть цемента, это керамика, — сказал Махджуби. — Старая плитка, кирпичи, посуда — все эти материалы могут иметь высокую реакционную способность. Это то, что мы наблюдали в древнеримском бетоне, где керамика добавлялась для повышения водонепроницаемости конструкций».

Хотя применение ИИ для ускорения поиска устойчивых и эффективных материалов будущего может быть многообещающим направлением научной деятельности, реальная проблема заключается в масштабировании этих решений и практическом использовании за пределами лаборатории. Решающее значение для определения того, какая из отраслей сможет широко и ответственно адаптировать эти решения, будет иметь наличие подходящей инфраструктуры.

Вдохновившись слоистой структурой стеблей растений, китайские инженеры создали многослойный композит с чередующимися слоями цемента и гидрогеля. Гидрогель ускоряет движение ионов, усиливая термоэлектрический эффект. Новый цемент можно использовать при строительстве «умных» дорог, тротуаров, мостов и зданий, способных питать электронику.