Wanasayansi wametumia akili bandia (AI) kuunda nanomaterials bunifu zinazounganisha nguvu ya chuma cha kaboni na sifa za uzito mwepesi wa styrofoam. Nanomaterials hizi zilizotengenezwa hivi karibuni, ambazo zilitengenezwa kupitia mbinu za kujifunza mashine na uchapishaji wa 3D, zimeongeza mara mbili au zaidi nguvu za miundo iliyokuwepo awali. Wanasayansi waliohusika katika utafiti huu walieleza kwamba vifaa hivi vinaweza kusababisha maendeleo ya sehemu zenye nguvu, nyepesi, na zinazotumia mafuta kwa ufanisi zaidi katika magari na ndege. Matokeo yao yaliwekwa hadharani tarehe 23 Januari katika jarida la Advanced Materials. Mwandika mwenza Tobin Filleter, profesa wa uhandisi katika Chuo Kikuu cha Toronto, alionyesha matumaini, akisema, "Tunatumai kwamba miundo hii mipya ya vifaa itasababisha mwisho kuwa na sehemu za uzito mwepesi kwa matumizi ya anga kama vile ndege, helikopta, na spacecraft, kwa hivyo kupunguza matumizi ya mafuta wakati wa ndege huku ikihakikisha usalama na utendaji. Hii inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa athari za mazingira za anga. " Katika vifaa vingi, kufikia nguvu mara nyingi kunahusisha kukabiliwa na ugumu. Kwa mfano, sahani ya kauri ya chakula kwa kawaida ina nguvu ya kutosha kubeba vitu vizito, lakini ugumu wake mara nyingi husababisha kuwa dhaifu, na kuifanya iwe rahisi kuharika kwa nguvu ndogo. Changamoto hii pia inatumika kwa vifaa vilivyojengwa kwa nano, ambavyo vinajumuisha blokizi ndogo, za kurudia ambazo ni sehemu 100 ya upana wa nywele za mwanadamu. Ingawa vifaa hivi vinatoa nguvu ya ajabu kulinganisha na uzito wao, vinaweza pia kuunda maeneo ya msongo ambayo yanaweza kusababisha kushindwa kwa ghafla.

Hali hii ya kukatika hadi sasa imeshindwa kuzuia matumizi yao nyenzo. Mwandika wa kwanza Peter Serles, mtafiti wa uhandisi katika Caltech, alisema, "Nilipofikiria kuhusu suala hili, ilikuwa wazi kwamba ilikuwa tatizo bora kwa kujifunza kwa mashine kulitatua. " Ili kuchunguza miundo bora ya nanomaterials, wanasayansi walifanya simulatons za jiometri mbalimbali kabla ya kuziangalia kwa kutumia algoritmu ya kujifunza mashine. Algoritmu hiyo, iliyojengwa kwa miundo iliyozalishwa, ilikuwa ikikadiria sura bora ambazo zingeweza kusambaza msongo unaotumiwa kwa ufanisi wakati wa kubeba mzito mkubwa. Baada ya kukamilisha miundo hii, wanasayansi walitumia printer ya 3D kutengeneza nanolattices mpya. Waligundua kwamba mi structures hii ingepata msongo wa 2. 03 megapascals kwa kila mita ya cubi kwa kila kilogram - nguvu mara tano zaidi ya titani. "Hii ni mara ya kwanza kutumia kujifunza kwa mashine kuboresha vifaa vya nano-architected, na tulishangazwa na maendeleo yaliyofikiwa, " alisema Serles. "Algoritmu hiyo haikuwa inachora tu miundo iliyofanikiwa kutoka kwenye seti ya kufundisha; ilijifunza kutokana na maboresho yaliyofanya kazi na yale ambayo hayakufanya kazi, na hivyo kuwezesha kupendekeza miundo mipya ya lattice. " Wanaendelea, wanasayansi wanapanga kuzingatia kuongeza ukubwa wa vifaa hivi kwa uzalishaji wa sehemu kubwa zaidi huku wakichunguza hata miundo bora zaidi kupitia mbinu yao. Lengo kuu ni kuunda sehemu zenye uzito mwepesi na nguvu kwa magari ya baadaye. Serles aliongeza, "Kwa mfano, ikiwa sehemu za ndege zinazotengenezwa kwa titani zingeondolewa na nyenzo hii mpya, matokeo yanaweza kuleta akiba ya mafuta ya kila mwaka ya lita 80 kwa kila kilogram ya nyenzo iliyobadilishwa. "