Mô h́nh Allegro-FM của Đại học Southern California (USC) cho phép các nhà khoa học thử loạt công thức, tạo ra bê tông thông minh, bền chắc, mà không cần quá tŕnh tốn kém trong pḥng thí nghiệm.
Mô h́nh AI của nhóm nghiên cứu đến từ USC giúp tạo ra loại bê tông thông minh hấp thụ CO2 và có thể tồn tại hàng trăm năm. Ảnh: Securities.io
Mô h́nh AI do giáo sư Aiichiro Nakano và Ken-Ichi Nomura, Trường Kỹ thuật USC Viterbi, có khả năng bắt chước hành vi của 4 tỷ nguyên tử cùng lúc. Công cụ mang tên Allegro-FM có thể giúp tạo ra thế hệ bê tông thông minh mới bền chắc, tồn tại lâu dài và hấp thụ carbon dioxide thay v́ thải khí.
Allegro-FM cho phép nhà khoa học thử nghiệm ảo các thành phần phân tử khác nhau, đẩy nhanh phát hiện công thức tự gia cố và thu giữ carbon mà không cần trải qua quá tŕnh mày ṃ tốn kém trong pḥng thí nghiệm. Nakano giải thích các mô phỏng của mô h́nh cho thấy có thể thu giữ CO₂ thải ra trong quá tŕnh sản xuất xi măng vào chính bê tông, biến nó thành bê tông trung ḥa carbon.
Nhóm nghiên cứu đă mô h́nh bằng siêu máy tính Aurora tại Pḥng thí nghiệm Quốc gia Argonne, ở quy mô lớn gấp gần 1.000 lần so với mô h́nh thông thường. Kết quả nghiên cứu công bố hôm 20/7 trên tạp chí Physical Chemistry Letters.
"Bê tông là một vật liệu rất phức tạp, gồm nhiều nguyên tố, giai đoạn và giao diện khác nhau", Nomura nói. "V́ vậy, trước đây, chúng tôi không có cách nào để mô phỏng hiện tượng liên quan đến vật liệu bê tông. Nhưng bây giờ, chúng tôi có thể sử dụng Allegro-FM để mô phỏng thuộc tính cơ học và cấu trúc".
Bước nhảy vọt lớn ở sức mạnh tính toán giúp nhóm nghiên cứu hiểu rơ cách nguyên tử tương tác ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của bê tông, bao gồm khả năng chống cháy và phân ră cấu trúc lâu dài. Trong khi bê tông hiện đại thường xuống cấp sau khoảng 100 năm, các nhà nghiên cứu cho biết tích hợp CO₂ có thể tạo ra lớp carbonate làm tăng cường giúp vật liệu bền chắc hơn, thậm chí có thể sánh ngang với độ bền của bê tông La Mă cổ đại đă tồn tại hàng thiên niên kỷ.
Điều khiến Allegro-FM đặc biệt hữu dụng là khả năng dự đoán cách các nguyên tử tương tác mà không cần dựa vào phương tŕnh cụ thể của từng nguyên tố. Allegro-FM có thể mô phỏng những hành vi đó với độ chính xác và hiệu quả đáng kinh ngạc.
Hệ thống này rất linh hoạt, có thể lập mô h́nh 89 nguyên tố hóa học, hứa hẹn nhiều ứng dụng ngoài bê tông. Các ứng dụng tiềm năng trải dài từ vật liệu lưu trữ carbon và sản xuất pin đến phát triển thuốc mới và thiết bị y sinh. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu hiện nay tập trung vào việc cách mạng vật liệu xây dựng. Họ sẽ tiếp tục nghiên cứu loại bê tông mới, tạo ra các dạng h́nh học và bề mặt phức tạp hơn.