Betoni është kudo, duke mbajtur autostrada, shtëpi, kulla zyrash dhe shkolla. Është i fortë, rezistent ndaj zjarrit dhe thelbësor për infrastrukturën moderne.

Por është gjithashtu një problem i madh. Prodhimi i betonit është përgjegjës për rreth 8 për qind të emetimeve globale të dioksidit të karbonit. Për më tepër, shumica e betonit modern fillon të çahet dhe të shkërmoqet pas rreth 100 vjetësh.

Tani imagjinoni këtë: beton që mund të bllokojë CO₂, të bëhet më i fortë dhe ndoshta të zgjasë mijëra vjet.

Kjo është ideja që qëndron pas një modeli të ri të mundësuar nga Inteligjenca Artificiale (AI), të krijuar nga shkencëtarët në Shkollën e Inxhinierisë USC Viterbi. Ky mjet simulon miliarda atome në të njëjtën kohë, duke ofruar një mënyrë të re për të projektuar materiale më të pastra dhe më jetëgjata, duke filluar me beton.

Përballimi i sfidave klimatike me saktësi

Kriza klimatike nuk po ngadalësohet. Thatësirat, valët e të nxehtit dhe zjarret vazhdojnë të përkeqësohen.

Pas zjarreve të janarit në Los Angeles, një grup studiuesish të USC filluan të mendonin ndryshe për betonin dhe karbonin. Po sikur vetë materiali i përdorur për të rindërtuar ndërtesat e dëmtuara nga zjarri të mund të ndihmonte gjithashtu në largimin e karbonit nga ajri?

“Mund ta vendosësh CO₂ brenda betonit dhe kjo krijon një beton neutral ndaj karbonit”, tha Aiichiro Nakano, një profesor i shkencave kompjuterike, fizikës dhe astronomisë, si dhe i biologjisë sasiore dhe llogaritëse në USC Viterbi.

Hulumtimi i tyre përqendrohet në "sekuestrimin e CO₂", procesin e kapjes së dioksidit të karbonit dhe ruajtjes së tij, idealisht brenda vetë betonit. Kjo nuk është e lehtë, por këtu hyn në lojë modeli i Inteligjencës Artificiale.

Superkompjuteri teston beton më të pastër

Normalisht, testimi i materialeve të reja nënkupton punë laboratorike të kushtueshme dhe që kërkon kohë. Allegro-FM e ndryshon këtë. Ai kryen eksperimente dixhitale me miliarda atome, të gjitha të simuluara në mjedise virtuale.

Kjo i lejon studiuesit të testojnë receta të ndryshme kimike për betonin, në kërkim të përzierjeve që jo vetëm zvogëlojnë emetimet e karbonit, por edhe thithin CO₂ gjatë prodhimit.

Akoma më mirë, modeli funksionon shpejt dhe në madhësi të madhe. Në superkompjuterin Aurora në Laboratorin Kombëtar Argonne, Allegro-FM simuloi mbi katër miliardë atome me një efikasitet prej 97.5 për qind.

Kjo është rreth 1,000 herë më e madhe se sa mund të përballonin modelet e vjetra.

Projektimi i betonit për klimën dhe zjarrin

Është gjithashtu fleksibël. Allegro-FM mbulon 89 elementë të ndryshëm kimikë dhe mund të përdoret për gjithçka, nga kimia e çimentos deri te ruajtja afatgjatë e karbonit.

“Betoni është gjithashtu një material shumë kompleks. Ai përbëhet nga shumë elementë dhe faza e ndërfaqe të ndryshme”, tha Ken-Ichi Nomura, një profesor i inxhinierisë kimike dhe praktikës së shkencës së materialeve në USC Viterbi.

"Tradicionalisht, nuk kishim një mënyrë për të simuluar fenomenet që përfshinin materialin e betonit. Por tani mund ta përdorim këtë Allegro-FM për të simuluar vetitë mekanike [dhe] vetitë strukturore."

Në një qytet të prirur ndaj zjarreve si Los Angeles, ku ulja e emetimeve është po aq urgjente sa rezistenca ndaj zjarrit, ky kombinim ka rëndësi. Simulimet tregojnë se Allegro-FM mund të modelojë betonin që i bën të dyja - t'i rezistojë nxehtësisë ekstreme dhe të kompensojë ndikimin e vet të karbonit.

Beton më i zgjuar dhe më jetëgjatë

Përtej përfitimeve klimatike, ka një tjetër avantazh të ruajtjes së CO₂ në beton, në fakt mund ta bëjë atë më të fortë.

“Nëse shtoni CO₂, të ashtuquajturën ‘shtresë karbonati’, ajo bëhet më e fortë”, tha Nakano. Kjo do të thotë që betoni mund të zgjasë shumë më tepër se standardi aktual 100-vjeçar.

Në fakt, ekipi po mendon për beton që mund të rivalizojë qëndrueshmërinë e strukturave të lashta romake, disa prej të cilave kanë qëndruar për më shumë se 2,000 vjet.

IA po ndryshon mënyrën se si mendojnë shkencëtarët

Tradicionalisht, simulimi i materialeve në nivelin atomik kërkonte matematikë të rëndë bazuar në mekanikën kuantike. Procesi ishte i ngadaltë dhe jashtëzakonisht teknik. Por të mësuarit automatik po e ndryshon këtë.

“Tani, për shkak të këtij përparimi në inteligjencën artificiale të të mësuarit automatik, në vend që t’i nxjerrin të gjitha këto mekanika kuantike nga e para, studiuesit po ndjekin qasjen e gjenerimit të një grupi trajnimi dhe më pas ta lënë modelin e të mësuarit automatik të funksionojë”, tha Nomura.

Ky ndryshim i lejon modelit të trajtojë më shumë të dhëna dhe më shumë kompleksitet, ndërkohë që përdor më pak burime. Allegro-FM tani mund të parashikojë se si atomet bashkëveprojnë me njëri-tjetrin, një punë që më parë kërkonte orë të panumërta llogaritjesh.

Rezultati? Simulime më të shpejta, mundësi më të gjera materialesh dhe rritje të mëdha në efikasitet. Sipas Nakanos, inteligjenca artificiale mund të arrijë saktësi mekanike kuantike me burime shumë, shumë më të vogla llogaritëse.

Hapat e ardhshëm në revolucionin e betonit

"Ne me siguri do ta vazhdojmë këtë hulumtim studimor të betonit, duke krijuar gjeometri dhe sipërfaqe më komplekse", tha Nomura.

Pamja e përgjithshme është kjo: IA nuk po na ndihmon vetëm të kuptojmë botën në nivelin atomik - po na ndihmon të rimendojmë materialet në të cilat mbështetemi çdo ditë.

Dhe në këtë rast, kjo mund të nënkuptojë ndërtesa më të forta, ajër më të pastër dhe një të ardhme ku betoni bëhet pjesë e zgjidhjes klimatike në vend të problemit.

/Motilokal.com