代爾夫特理工大學(xué)的研究人員僅使用人工智能(AI)就開(kāi)發(fā)了一種新型的可超壓縮但堅(jiān)固的材料，完全無(wú)需進(jìn)行任何實(shí)驗(yàn)測(cè)試。“人工智能為您提供了藏寶圖，科學(xué)家需要找到藏寶，”10月14日在《先進(jìn)材料》上有關(guān)該主題的出版物的第一作者米格爾·貝薩說(shuō)。

德?tīng)柛Ｌ卮髮W(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)助理教授米格爾·貝薩(Miguel Bessa)在加州理工學(xué)院期間獲得了該研究項(xiàng)目的靈感。在太空結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的一角，他注意到一個(gè)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)可以從很小的包裝中打開(kāi)長(zhǎng)的太陽(yáng)帆。

他想知道是否有可能設(shè)計(jì)出一種高度可壓縮但堅(jiān)固的材料，可以將其壓縮到其體積的一小部分。“如果可能的話(huà)，自行車(chē)，餐桌和雨傘等日常用品都可以折疊在口袋里。”

顛倒設(shè)計(jì)過(guò)程

下一代材料需要具有自適應(yīng)性，多功能性和可調(diào)性。這可以通過(guò)利用結(jié)構(gòu)主導(dǎo)的材料(超材料)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些材料利用新的幾何形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)前所未有的特性和功能。

貝薩說(shuō)：“但是，超材料的設(shè)計(jì)依賴(lài)于廣泛的實(shí)驗(yàn)和反復(fù)試驗(yàn)的方法。”“我們主張通過(guò)使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)探索新的設(shè)計(jì)可能性來(lái)反轉(zhuǎn)過(guò)程，同時(shí)將實(shí)驗(yàn)減少到絕對(duì)最低限度。”

“我們采用計(jì)算數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)探索新的超材料概念，并將其適應(yīng)于不同的目標(biāo)特性，基礎(chǔ)材料的選擇，長(zhǎng)度范圍和制造工藝。”在機(jī)器學(xué)習(xí)的指導(dǎo)下，Bessa制造了兩種不同長(zhǎng)度比例的設(shè)計(jì)，將脆性聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)檩p質(zhì)，可回收和超壓縮的超材料。宏觀(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)調(diào)整，可最大程度地壓縮，而微觀(guān)設(shè)計(jì)則具有較高的強(qiáng)度和剛度。

設(shè)計(jì)空間的未開(kāi)發(fā)區(qū)域

但是，貝莎認(rèn)為，作品的最重要方面不是創(chuàng)造的特定材料，而是通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)到達(dá)設(shè)計(jì)空間未開(kāi)發(fā)區(qū)域的能力。“重要的是，即使計(jì)算機(jī)模型缺少某些信息，機(jī)器學(xué)習(xí)也可以通過(guò)從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的研究轉(zhuǎn)向計(jì)算數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的研究來(lái)逆轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程。根本的前提是，“足夠”的關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)感興趣的問(wèn)題已經(jīng)存在，并且數(shù)據(jù)足夠準(zhǔn)確。”貝薩(Bessa)大力支持力學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)研究。“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的科學(xué)將徹底改變我們獲得新發(fā)現(xiàn)的方式，我等不及要看到未來(lái)將帶給我們什么。”