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Un gruppo di scienziati dell’Istituto Skoltech di Mosca, in Russia, ha utilizzato in maniera innovativa metodi di apprendimento automatico per “prevedere” la nascita dei cosiddetti “materiali superduri“. I materiali superduri hanno recentemente attirato un crescente interesse per via delle loro potenziali implicazioni in ambito industriale, dalla produzione di petrolio alla produzione di componenti ad alta tecnologia. Perchè un materiale possa essere considerato superduro deve possedere due caratteristiche cruciali: durezza e resistenza alla frattura, che rappresentano rispettivamente la resistenza alla deformazione e alla creazione di crepe.

 

Gli scienziati dello Skoltech hanno utilizzato strumenti di apprendimento automatico applicandolo alle scienze dei materiali

I materiali con proprietà che si adattano ai requisiti specifici possono essere scoperti utilizzando metodi avanzati nelle scienze dei materiali, purchè supportati da un adeguato modello teorico per stabilirne le proprietà. Efim Mazhnik, studente presso lo Skoltech Center for Energy Science and Technology, è riuscito a costruire un modello di questo tipo utilizzando reti neurali convoluzionali su grafici, un metodo che consente la previsione le proprietà di un materiale a partire dalla sua struttura cristallina. Utilizzando una serie di materiali con proprietà note, si può “insegnare” alla rete neuronale a calcolare tali proprietà per strutture sconosciute.

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Di fronte alla mancanza di dati sperimentali sulla durezza e sulla resistenza alla frattura per addestrare adeguatamente i modelli, ci siamo rivolti a dati più abbondanti sui moduli elastici e abbiamo previsto i loro valori per ottenere le proprietà ricercate utilizzando il modello fisico che avevamo creato in precedenza“, afferma Efim Mazhnik. “In questo studio, abbiamo applicato i metodi di apprendimento automatico per calcolare la durezza e la resistenza alla frattura per oltre 120.000 strutture cristalline, sia note che ipotetiche, la maggior parte delle quali non sono mai state esplorate in tal senso“.