機器學習助力研究人員設計出高強度輕型納米材料

新華社多倫多1月27日電　一個國際科研團隊日前報告說，他們藉助機器學習優化設計出新型碳納米材料，其強度堪比碳鋼，卻像泡沫塑料一樣輕。

來自加拿大多倫多大學、韓國科學技術院等多家機構的研究人員在美國期刊《先進材料》上發表論文說，這種新型納米結構材料的微觀結構經過人工設計，由大量相同的納米晶格有規律地排列形成，晶格的幾何結構直接影響材料性質，最終使新型碳納米材料擁有了天然材料所不具備的超常物理特性。

研究團隊採用了多目標貝葉斯優化機器學習算法。該算法通過學習模擬幾何結構，預測出能夠優化應力分佈、提升納米結構強度－重量比的最佳幾何形狀，因此得以優化晶格設計、減少材料的內部缺陷。該算法用較少的高質量數據就能完成訓練，不像一般的機器學習模型那樣需要海量數據。

利用算法獲得幾種新的晶格設計方案後，研究人員用3D打印技術製備出了新材料的樣本。實驗表明，其抗壓強度達到碳鋼的水平，密度則低於每立方米215千克，與一些泡沫塑料相當。與鈦合金相比，新材料能以幾分之一的質量達到相同的強度。

研究人員說，利用類似方法可望設計出結合多種優點的新材料，應用於汽車、航空航天等領域，在提高性能與安全程度的同時降低燃料消耗。（完）