Исследовательская группа Массачусетского технологического института представила научную работу, опубликованную в журнале Communications Materials (издательство Nature), которая демонстрирует принципиально новую методологию применения искусственного интеллекта для идентификации потенциальных цементозаменителей.

«Мы осознали, что искусственный интеллект является ключом к дальнейшему продвижению. Объем данных о потенциальных материалах колоссален – сотни тысяч страниц научной литературы. Анализ этого массива потребовал бы многих поколений исследователей, за время работы которых были бы открыты новые материалы», – отмечает руководитель научной группы Соруш Махджуби, постдокторант Института.

Проблематика исследования характеризуется двойственной природой: с одной стороны, строительная индустрия исторически использует традиционные цементозаменители – золу-унос (побочный продукт угольной генерации) и шлак (отход металлургического производства), однако растущий спрос на данные материалы, обусловленный глобальным экологическим трендом, существенно превышает предложение. С другой стороны, потенциальный список альтернативных материалов настолько обширен, что традиционные методы исследования оказываются неэффективными.

Технологическая база исследования – разработанная командой система машинного обучения на базе больших языковых моделей, аналогичных широко распространенным чат-ботам. Фреймворк осуществляет многопараметрическую оценку и классификацию потенциальных материалов на основе их физических и химических характеристик.

Методологический подход исследователей сфокусирован на двух критических свойствах: гидравлической реактивности (способности затвердевать при взаимодействии с водой, аналогично цементу) и пуццоланичности (реакционной способности с гидроксидом кальция, формирующимся при гидратации цемента, что увеличивает прочность бетона с течением времени).

«Необходимо балансировать гидравлические и пуццоланические материалы в смеси для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик бетона», – подчеркивает Махджуби.

Результаты аналитической работы ИИ-системы с научной литературой и более чем миллионом образцов горных пород позволили классифицировать кандидатные материалы на 19 типов, включающих биомассу, побочные продукты горнодобывающей промышленности и материалы демонтированных строительных конструкций.

Наиболее значимым открытием стало выявление глобальной доступности подходящих материалов и возможности их интеграции в бетонные смеси посредством простого измельчения, что минимизирует дополнительные производственные затраты и связанные с ними выбросы углекислого газа.

Особый интерес исследователей вызвали керамические материалы. «Старые плитки, кирпичи, керамические изделия – все эти материалы могут обладать высокой реактивностью. Мы наблюдаем подобное в древнеримском бетоне, где керамика добавлялась для гидроизоляции конструкций», – комментирует Махджуби, ссылаясь на исследования профессора Адмира Масича, возглавляющего в MIT изучение древних строительных технологий.