Новый сверхпрочный материал открыт с помощью ИИ — удивительно, из чего он сделан

Российские исследователи сделали значительный шаг в разработке новых сверхтвердых материалов. Благодаря системе искусственного интеллекта (ИИ), процесс подбора и расчёта свойств перспективных соединений стал в разы быстрее.

Что разработали учёные

Команда из Института искусственного интеллекта AIRI, при поддержке Сбера, Сколтеха и Томского политеха, создала ИИ-систему на базе графовых нейросетей (GNN). Эта система помогает находить эффективные сочетания элементов для получения прочных соединений на основе бора и вольфрама.

"Обученная нами модель позволила проанализировать все допанты всего лишь за несколько дней и выбрать наиболее перспективные из них с точки зрения экспериментальной проверки", — рассказывает ведущий научный сотрудник AIRI Роман Еремин.

Почему это важно

Обычные методы расчёта свойств молекул — квантово-химические — требуют колоссальных ресурсов и времени. Особенно если структура соединения усложняется — с каждым атомом и электроном расчёты становятся всё труднее. Раньше это занимало месяцы или даже годы.

ИИ позволяет обойти этот барьер.

Как работает система

• Все возможные соединения представляются в виде графа (узлы — атомы, рёбра — связи).
• ИИ сначала обучается на простых структурах, где чаще ошибается.

Это позволяет ускорить процесс и не просчитывать сотни тысяч конфигураций вручную.

"Мы последовательно включали в обучение только те структуры, на которых модель ошибалась больше всего. Это снизило комбинаторную сложность задачи", — поясняет Еремин.

Что удалось достичь

ИИ смоделировал свойства около 375 тысяч конфигураций. Из них особенно перспективным оказался пентаборид вольфрама, дополненный танталом (20-60%). Экспериментально синтезированный материал подтвердил улучшенные механические характеристики — значит, модель действительно работает.

Где ещё можно использовать эту систему

Созданная ИИ-модель не ограничена только боридами. Она может применяться для поиска новых материалов в других химических системах — от медицинских соединений до сплавов для космоса.

Уточнения

Нейро́нная сеть (также иску́сственная нейро́нная сеть, ИНС, или просто нейросе́ть) — математическая модель, а также её программное или аппаратное воплощение, построенная по принципу организации биологических нейронных сетей — сетей нервных клеток живого организма.