الذكاء الاصطناعي يساعد في اكتشاف مادة جديدة أسرع 200 مرة من الطرق العادية!

عادة إذا قمنا بخلط معدنين أو أكثر سنحصل على سبيكة معدنية لذراتها ترتيب هندسي معين، لكن إذا قمت بإجراء الخلط عند ظروف معينة سوف تحصل على مادة جديدة كليًا، وهذا ما قام به مجموعة يقودها علماء من قسم الطاقة في “مختبر التعجيل الوطني” (SLAC National Accelerator Laboratory) وجامعة “نورث وسترن” (Northwestern University) حيث قاموا باكتشاف وتحسين نوع جديد من المعادن في وقت أقل وبتكلفة أقل.

نوع المادة الجديد المُكتشَف يُسمَّى ب”الزجاج المعدني” (metallic glass) وتترتب ذراته في كل اتجاه، وبذلك يشبه الزجاج العادي المُستخدَم في النوافذ لكنه أقوى من الفولاذ ويمكنه الصمود ضد التآكل والبري بشكل هائل وطبيعته الزجاجية تجعله أخف من الفولاذ.
الزجاج المعدني يُبشِّر بالكثير من الوعود في المستقبل كطبقة واقية بديلًا عن الصُلب إلا أن خلال الخمسين سنة الماضية قد تم تقييم واختبار بضعة آلاف فقط من ملايين المُكوِّنات المحتملة، ولم يتم تطوير سوى كمية صغيرة جدًا لكنها واعدة وقد تكون مفيدة.

في دراسة الزجاج المعدني، قام فريق البحث بالتحقيق في آلاف السبائك التي تحتوي كل منها على ثلاثة معادن رخيصة وغير سامة، بدأوا مع بيانات من المواد التي تعود إلى أكثر من 50 عامًا بما في ذلك نتائج 6000 تجربة التي بحثت عن الزجاج المعدني. المميز في هذا الاكتشاف هو استخدام العلماء للنظام التابع لشركة ستانفورد سِنكروترون للإشعاع الضوئي (SLAC’s Stanford Synchrotron Radiation Lightsource) “SSRL” والذي يجمع بين التعلم الآلي -وهو شكل من أشكال الذكاء الاصطناعي- حيث تقوم خوارزميات الحاسب بتجميع كميات هائلة من البيانات وتفحص مئات العينات من المواد في وقت واحد، هذه الطريقة سمحت للفريق باكتشاف ثلاثة خلطات جديدة للمُكوِّنات التي تُنتِج في النهاية الزجاج المعدني، أدت هذه الطريقة إلى زيادة وتسريع الاكتشاف 200 مرة من الطرق العادية.

وقد قال “كريس وولفرتون” (Chris Wolverto) في كلية ماكورميك للهندسة في نورث وسترن: «إن اكتشاف مادة جديدة يمكن استخدامها تجاريًا قد يستغرق الأمر عقدًا أو اثنين من الزمن».
والهدف النهائي كما قال “كريس” هو الوصول إلى الطريقة التي يستطيع فيها عالِم مسح مئات من عينات المواد، والحصول على ردود فعل فورية من نماذج التعلم الآلي.
وأشار “ميهاتا”( Apurva Meht) وهو مُؤلِّف مُشارِك في ورقة البحث وأحد العاملين في جامعة “SSRL” إلى: «إنه من الممكن جعل العملية أسرع؛ مما يجعل العلماء في المستقبل يقومون بالتركيز على الجوانب الأخرى لعملهم التي تتطلب الحدس البشري والإبداع».

في النهاية هذه الطريقة ستكون مفيدة في جميع أنواع التجارب خاصة في عمليات البحث عن مواد جديدة خاصة أن المواد تختلف خصائصها حسب ظروف تصنيعها؛ حيث تعمل الخوارزميات على تكوين الروابط واستخلاص النتائج من تلقاء نفسها والتي قد تؤدي في نهاية البحث إلى نتائج غير متوقعة.

المصدر 

 

كتابة: هبة جمال

مراجعة: حسن عبدالرحيم

تصميم: محمد بركات

تحرير: إسلام حمدي