Materialforschung: KI-Algorithmus mit nur 400 Datenpunkten gelingt Durchbruch bei Nanomaterialien
Forschern der Toronto-Universität ist es mithilfe eines Bayesschen ML-Algorithmus gelungen, ein besonders widerstandsfähiges und leichtes Nanomaterial zu entwickeln. Dieses könnte etwa in der Luftfahrt eingesetzt werden, um den Treibstoffverbrauch zu senken.
So weit wie im Artikelvorschaubild aus "Metal Gear Rising: Revengeance" ist die Forschung zwar noch nicht (Zitat: "It's nanomachines, son!") - doch bei Nanomaterialien gibt es einen neuen Durchbruch. So hat der Fachbereich der Ingenieurswissenschaften an der kanadischen Universität in Toronto kürzlich ein neues Forschungspapier veröffentlicht, das sich um die Herstellung von Nanomaterialien dreht. Hierfür wurden KI-gestützte Algorithmen eingesetzt, die die Struktur und Eigenschaften der Materialien analysieren sollten.
Der Einsatz eines "mehrzieloptimierten Bayesschen ML-Algorithmus mit gerade einmal 400 Datenpunkten" ermöglichte es so, unzählige Materialkonfigurationen zu analysieren und die besten Designs für spezifische Anforderungen zu identifizieren - ein Prozess, der mit traditionellen Methoden Jahre oder sogar Jahrzehnte gedauert hätte. Konkret wurde das neuronale Netzwerk trainiert, um die Beziehung zwischen der atomaren Struktur eines Materials und seinen mechanischen Eigenschaften vorherzusagen. Anschließend generierte das System dem Forschungspapier zufolge Designs für Nanomaterialien, die eine optimale Kombination aus Festigkeit und Leichtigkeit bieten. Diese Designs wurden dann in Simulationen getestet, bevor sie in der Praxis implementiert wurden.
Die entwickelten Nanomaterialien zeichnen sich durch eine vielversprechende Kombination aus Leichtigkeit und Festigkeit aus, die durch eine KI-generierte neue Form von Gitterstrukturen auf Nanoebene erreicht wird. Diese Strukturen sind so gestaltet, dass sie maximale Stabilität bei minimalem Gewicht bieten. In einem dazugehörigen YouTube-Video wird ebenso wie von der Mitteilung der Toronto-Universität an dieser Stelle von "stärker als Stahl, leichter als Schaumstoff" gesprochen, denn das Material hält einer Belastung von 2,03 Megapascal pro Kubikmeter und Kilogramm Dichte stand - etwa fünfmal mehr als Titan.
Mit solchen Eigenschaften könnten die Materialien in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden, wo jedes Gramm Gewicht zählt: Konkret nennt das Forschungspapier den Einsatz der Materialien in Flugzeugteilen, um den Treibstoffverbrauch zu senken. Die Forscher planen bereits weitere Studien, um die Produktionsprozesse zu optimieren und die Anwendungsmöglichkeiten zu erweitern. Gleichzeitig könne eine Weiterentwicklung der KI-Algorithmen dazu beitragen, noch leistungsfähigere Materialien zu entwickeln.
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Quelle: via Techspot
denn das Material hält einer Belastung von 2,03 Megapascal pro Kubikmeter und Kilogramm Dichte stand - etwa fünfmal mehr als Titan
Die Belastung (Zug, Druck, ...) mit der dazugehörigen Einheit (Mega-) Pascal stellt das Verhältnis von wirkender Kraft pro Fläche dar. Eine zusätzliche Angabe einer Fläche wie hier ist daher absolut falsch. Des weiteren versucht man hier eine Belastung in Form eines Gewichtes für den Laien vorstellbar zu machen (Gewichtsbelastung). Dies erfolgt aber innerhalb der Einheit Pascal bereits in Form einer Kraft, die ja auch unabhängig von Gewichten wirken kann (Bsp. Federkraft). Am Ende wird, um den Salat gänzlich abzurunden, versucht, die Dichte mit der Einheit der Masse (kg) in Einheit zu stellen, was ja wiederum nicht stimmt. Dichte = Masse/Volumen, hier wieder einmal völlig fehl am Platz.