Naukowcy z USC Viterbi School of Engineering twierdzą, że znaleźli rozwiązanie. Ich model sztucznej inteligencji Allegro-FM potrafi symulować zachowanie ponad 4 miliardów atomów jednocześnie. To otwiera drzwi do projektowania zupełnie nowej generacji materiałów budowlanych.
Rewolucja w skali atomowej
Allegro-FM wykorzystuje architekturę sieci ekwiwariantnej E(3), co pozwala na niezwykle precyzyjne badanie właściwości materiałów. Model obejmuje 89 pierwiastków chemicznych, analizując wszystko od procesów związanych z cementem po magazynowanie dwutlenku węgla. Podczas testów na superkomputerze Aurora osiągnął imponującą 97,5 proc. efektywność przy symulacji czterech miliardów atomów. Jak twierdzą badacze, oznacza to około tysiąckrotny wzrost możliwości obliczeniowych w porównaniu z tradycyjnymi metodami.
Czytaj także: Beton bez śladu węglowego już wkrótce na budowach. Naukowcy przekształcają CO₂ w składnik cementu
Kluczową zaletą jest redukcja wymagań sprzętowych. Dotychczas symulacje wymagały ogromnych mocy obliczeniowych do odwzorowania mechaniki kwantowej. Allegro-FM osiąga porównywalną dokładność przy znacznie skromniejszych zasobach. Co ciekawe, model wykazuje nieprzewidziane wcześniej umiejętności, takie jak przewidywanie kinetyki reakcji czy odporności mechanicznej materiałów. W testach Transition1x uzyskał średni błąd bezwzględny wynoszący 0,32 eV dla energii reakcji.
Beton, który pochłania CO2
Najbardziej intrygująca perspektywa dotyczy stworzenia betonu neutralnego pod względem emisji dwutlenku węgla. Teoretycznie możliwe stałoby się wychwycenie CO2 uwolnionego podczas produkcji i wbudowanie go w strukturę materiału. Mechanizm ten polega na tworzeniu specjalnej warstwy węglanowej, która nie tylko kompensowałaby emisje, ale podobno zwiększałaby też wytrzymałość konstrukcji. Trzeba jednak przyznać, że brzmi to niemal zbyt pięknie, by było prawdziwe.
Gdyby teoria się potwierdziła, mogłoby to oznaczać rewolucję w trwałości budowli. Współczesny beton służy średnio około stu lat, podczas gdy rzymskie konstrukcje sprzed dwóch tysięcy lat wciąż budzą podziw. Proponowane rozwiązanie miałoby zapewniać większą odporność na czynniki zewnętrzne, tworząc ochronną powłokę, która z czasem się wzmacnia.
Nowa era projektowania materiałów
Badania opublikowane w The Journal of Physical Chemistry Letters wskazują, że Allegro-FM może skrócić czas projektowania nowych materiałów z lat do dni. Model wykazuje zgodność z zaawansowanymi teoriami chemii kwantowej w opisie właściwości strukturalnych i termodynamicznych. Możliwości skalowania są imponujące: podczas testów obsłużył prawie 4,1 miliarda atomów na 4096 procesorach graficznych z efektywnością 97,5 proc.
Skalowalność systemu otwiera drogę do badania coraz bardziej złożonych struktur, od pojedynczych cząsteczek po całe systemy krystaliczne. Allegro-FM może stać się kluczowym narzędziem nie tylko w budownictwie, ale także przy projektowaniu zaawansowanych kompozytów kosmicznych. To obiecująca wizja, choć warto pamiętać, że między symulacją a przemysłowym wdrożeniem zwykle jest długa droga. Patrząc realistycznie, miną jeszcze lata zanim takie rozwiązania trafią na place budów. Mimo to, sama perspektywa materiałów projektowanych z atomową precyzją budzi uzasadniony optymizm.