Investigadors han aprofitat la intel·ligència artificial (IA) per crear nanomaterials innovadors que combinen la força de l'acer de carboni amb les qualitats lleugeres del poliestirè. Aquests nanomaterials recentment desenvolupats, fabricats mitjançant tècniques d'aprenentatge automàtic i impressió 3D, han duplicat més que la força de dissenys anteriors. Els científics involucrats en aquest estudi han indicat que aquests materials podrien conduir al desenvolupament de components més resistents, lleugers i més eficients en el consum de combustible per a automòbils i aeronaves. Els seus descobriments van ser publicats el 23 de gener a la revista Advanced Materials. El coautor Tobin Filleter, professor d'engenyeria a la Universitat de Toronto, va expressar optimisme, afirmant: "Esperem que aquests nous dissenys de materials resultin en components ultra lleugers per a aplicacions aeroespacials com avions, helicòpters i naves espacials, reduint així el consum de combustible durant el vol mentre s'assegura la seguretat i el rendiment. Això podria reduir significativament l'impacte ambiental de l'aviació. " En molts materials, aconseguir força sovint compromet la duresa. Per exemple, un plat de ceràmica és típicament prou fort com per suportar objectes pesats, però la seva rigidesa sovint condueix a la fragilitat, la qual cosa el fa procliu a trencar-se amb una força mínima. Aquest repte també s'aplica als materials nano-arquitecturats, que estan compostos per inestimables blocs de construcció petits i repetitius que són una centèsima de l'ample d'un cabell humà. Encara que aquests materials ofereixen una força notable en relació al seu pes, també poden desenvolupar punts de tensió que resulten en fallades sobtades.

Aquesta propensió a la fractura ha restringit fins ara les seves aplicacions pràctiques. El primer autor Peter Serles, investigador d'engenyeria a Caltech, va comentar: "Mentre reflexionava sobre aquest problema, em va quedar clar que era un problema ideal per a l'aprenentatge automàtic. " Per explorar dissenys millorats per a nanomaterials, els investigadors van simular diverses geometries abans d'analitzar-les mitjançant un algorisme d'aprenentatge automàtic. L'algorisme, informat pels dissenys produïts, podia predir formes òptimes que distribuirien eficaçment les tensions aplicades mentre suportaven càrregues considerables. Després de finalitzar aquests dissenys, els investigadors van fer servir una impressora 3D per fabricar les noves nanoreixets. Van descobrir que aquestes estructures podien suportar una tensió de 2, 03 megapascals per cada metre cúbic per quilo—una força cinc vegades superior a la del titanio. "Aquest és el primer exemple d'aplicació de l'aprenentatge automàtic per optimitzar materials nano-arquitecturats, i ens vam sorprendre dels avenços fets, " va compartir Serles. "L'algorisme no només va replicar dissenys exitosos del conjunt d'entrenament; va aprendre de les modificacions que van funcionar i les que no, permetent-li proposar estructures de reixeta totalment noves. " De cara al futur, els investigadors tenen la intenció de centrar-se en escalar aquests materials per a la producció de components més grans mentre continuen explorant dissenys encara millors mitjançant el seu mètode. L'objectiu global és dissenyar components més lleugers i més forts per als vehicles futurs. Serles va afegir: "Per exemple, si els components d'aeronàutica fets de titanio fossin substituïts per aquest nou material, el resultat podria assolir un estalvi anual de combustible de 80 litres per cada quilogram de material substituït. "