Các nhà khoa học tại Trường Kỹ thuật USC Viterbi vừa giới thiệu một mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) mang tính đột phá, có khả năng mô phỏng hành vi của tới 4 tỷ nguyên tử cùng lúc. Công cụ mang tên Allegro-FM này hứa hẹn sẽ mở ra một kỷ nguyên mới cho việc phát triển các loại bê tông thông minh, với độ bền vượt trội, tuổi thọ kéo dài và đặc biệt là khả năng hấp thụ khí CO2 thay vì phát thải.
Theo giáo sư Aiichiro Nakano và Ken-Ichi Nomura, hai nhà nghiên cứu đứng đầu dự án, Allegro-FM cho phép các nhà khoa học thực hiện các thử nghiệm ảo với nhiều thành phần phân tử khác nhau. Nhờ đó, quá trình tìm kiếm và phát triển các công thức bê tông có khả năng tự gia cố và thu giữ carbon sẽ được đẩy nhanh đáng kể, thay vì phải trải qua các thử nghiệm tốn kém và mất thời gian trong phòng thí nghiệm.
Điểm đặc biệt của mô hình này là khả năng mô phỏng cho thấy có thể thu giữ lượng CO₂ phát thải trong quá trình sản xuất xi măng vào chính bê tông, biến nó trở thành một vật liệu trung hòa carbon.
Để đạt được sức mạnh tính toán ấn tượng này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng siêu máy tính Aurora tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne. Quy mô mô phỏng mà họ thực hiện lớn gấp gần 1.000 lần so với các mô hình thông thường. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Physical Chemistry Letters vào ngày 20/7 vừa qua.
Giáo sư Nomura nhấn mạnh rằng bê tông là một vật liệu vô cùng phức tạp, bao gồm nhiều nguyên tố, giai đoạn và giao diện khác nhau. Trước đây, việc mô phỏng các hiện tượng liên quan đến vật liệu này là điều không thể. Tuy nhiên, với Allegro-FM, các nhà khoa học đã có thể mô phỏng các thuộc tính cơ học và cấu trúc của bê tông một cách chính xác.
Sức mạnh tính toán vượt trội của Allegro-FM cho phép các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cách thức tương tác giữa các nguyên tử ảnh hưởng đến hiệu suất của bê tông, bao gồm khả năng chống cháy và khả năng chống lại sự phân rã cấu trúc theo thời gian. Trong khi các loại bê tông hiện đại thường xuống cấp sau khoảng 100 năm, các nhà nghiên cứu tin rằng việc tích hợp CO₂ có thể tạo ra một lớp carbonate giúp tăng cường độ bền của vật liệu, thậm chí có thể sánh ngang với độ bền của bê tông La Mã cổ đại, vốn đã tồn tại hàng thiên niên kỷ.
Một trong những yếu tố làm nên tính hữu dụng đặc biệt của Allegro-FM là khả năng dự đoán cách các nguyên tử tương tác mà không cần dựa trên các phương trình cụ thể của từng nguyên tố. Thay vào đó, nó có thể mô phỏng các hành vi này với độ chính xác và hiệu quả đáng kinh ngạc.
Với khả năng mô hình hóa 89 nguyên tố hóa học khác nhau, Allegro-FM hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng tiềm năng ngoài lĩnh vực bê tông. Các ứng dụng này có thể bao gồm phát triển vật liệu lưu trữ carbon, sản xuất pin, phát triển thuốc mới và thiết bị y sinh. Tuy nhiên, hiện tại, nhóm nghiên cứu vẫn tập trung vào việc cách mạng hóa ngành vật liệu xây dựng, tiếp tục nghiên cứu các loại bê tông mới và tạo ra các hình dạng và bề mặt phức tạp hơn.
Admin
Nguồn: VnExpress
