От беспилотников до спутников: где уже применяют композиты, созданные при помощи ИИ, и как это меняет будущее

Искусственный интеллект ускоряет создание новых материалов

Специалисты МГТУ им. Н. Э. Баумана и Московского Политеха показали, что применение технологий искусственного интеллекта в материаловедении позволяет в десятки раз быстрее разрабатывать новые композиты.

Как работает цифровая платформа

Центр НТИ МГТУ им. Н. Э. Баумана разрабатывает цифровую платформу, которая использует методы молекулярной химии и машинного обучения.

Она решает сразу две задачи:

1. Прогнозирование свойств композитов — система анализирует химический состав и условия производства, чтобы предсказать плотность, температуру стеклования, устойчивость к тепловым нагрузкам и другие характеристики.
2. Подбор состава и технологий — помогает находить оптимальные сочетания материалов под конкретные задачи.

"Цифровая платформа позволяет кратно сократить объём производства и испытаний опытных образцов, а значит, снижает стоимость разработок в десятки раз", — пояснил замдиректора Центра НТИ Александр Калинников.

Преимущества виртуального моделирования

Традиционно разработка нового материала требует изготовления множества образцов и их долгих испытаний. Виртуальное прогнозирование снижает затраты и риски, ускоряя внедрение решений в промышленность.

Где применяют разработки

Сотрудничество Бауманки и Политеха позволило внедрить технологии в разные отрасли:

• гребные валы судов,
• корпуса беспилотных летательных аппаратов,
• композитные баллоны,
• рефлекторы для межспутниковой связи.

По словам руководителя Центра инженерных разработок Московского Политеха Дмитрия Лавренова, интеграция цифровых моделей с фундаментальными исследованиями помогает преодолеть так называемую "долину смерти" между лабораторией и реальным производством.

Стратегическое значение

Интеграция ИИ в материаловедение важна для технологического суверенитета России. Решения востребованы в авиации, судостроении, аэрокосмической отрасли и машиностроении.

Таблица: сравнение подходов к разработке материалов

Мифы и правда

• Миф: ии полностью заменит эксперименты в материаловедении.
• Правда: цифровое моделирование сокращает объём опытных работ, но финальные испытания остаются необходимыми.
• Миф: новые материалы можно внедрять сразу после моделирования.
• Правда: требуются проверка безопасности и адаптация к конкретным условиям производства.
• Миф: такие технологии применимы только в науке.
• Правда: уже есть практические проекты — от судостроения до спутниковой связи.

Исторический контекст

• В XIX веке разработка новых материалов занимала десятилетия: сталь Бессемера или алюминий становились массовыми только после долгих экспериментов.
• В XX веке появление синтетических полимеров (например, нейлона или тефлона) было связано с годами лабораторных проб и ошибок.
• В XXI веке цифровое моделирование и ИИ позволяют предсказывать свойства ещё до реального синтеза, что радикально ускоряет прогресс.

3 интересных факта о композитах и ИИ

1. Первые композиты человечество использовало ещё в древности — кирпич из глины с соломой был прообразом современных материалов.
2. Современные углепластики применяются в авиастроении: до 50 % конструкции Boeing 787 выполнено из композитов.
3. По прогнозам, интеграция искусственного интеллекта в материаловедение может сократить срок разработки новых полимеров и сплавов с 10-15 лет до 3-5 лет.

ИИ и цифровые платформы меняют правила игры в материаловедении. Россия уже применяет эти технологии в авиации, космосе и судостроении. Виртуальные модели не только экономят ресурсы, но и ускоряют путь от идеи до внедрения.