Istraživači sa Fakulteta za primenjene nauke i inženjerstvo Univerziteta u Torontu koristili su napredne tehnike mašinskog učenja kako bi dizajnirali materijale sa nano arhitekturom koji kombinuju izuzetnu čvrstoću ugljeničnog čelika i laganost stiropora. Ovaj pristup mogao bi imati široku primenu u industrijama kao što su automobilska i vazduhoplovna industrija.
Tim, predvođen profesorom Tobinom Fileterom, istraživao je kako nano-arhitektura može postići optimalan odnos snage i težine. Korišćenjem tehnika mašinskog učenja, istraživači su poboljšali dizajn materijala tako da se minimiziraju problemi sa koncentracijom stresa, koji često dovode do lomova i neefikasnosti u tradicionalnim dizajnima.
Materijali sa nano arhitekturom sastavljeni su od sitnih građevinskih blokova veličine nekoliko stotina nanometara, koji su raspoređeni u složene 3D strukture poznate kao nanolattice. Uz pomoć multi-objektivnih Bajesovih algoritama, tim je optimizovao geometriju ovih materijala kako bi poboljšao raspodelu stresa i snagu u odnosu na težinu.
Ovi optimizovani materijali pokazali su neverovatne rezultate, sa čak dvostruko većom snagom u odnosu na postojeće dizajne. Konkretno, materijal je izdržao naprezanje od 2,03 megapaskala za svaki kilogram svoje gustine, što je oko pet puta veće od titanijuma. Ovi rezultati otvore mogućnosti za upotrebu ovog materijala u različitim industrijama, kao što su vazduhoplovstvo i automobilska industrija, gde bi mogli značajno smanjiti potrošnju goriva i smanjiti ugljenični otisak.
Profesor Fileter ističe da bi, na primer, zamena komponenti na avionima od titanijuma sa ovim novim materijalom mogla da dovede do uštede od 80 litara goriva godišnje za svaki kilogram materijala koji se zameni.
Ovaj pionirski rad, koji je obuhvatio saradnju sa međunarodnim institucijama kao što su KAIST u Južnoj Koreji i Karlsruhe institut za tehnologiju u Nemačkoj, otvara vrata za dalja istraživanja u cilju razvoja još lakših i čvršćih materijala za makroskalu, što bi moglo revolucionisati brojne industrije.
