Революционна система с изкуствен интелект, разработена от изследователи в Швейцария, е на път да преобрази една от най-въглеродно интензивните индустрии в света: производството на цимент.
Екипът от Института Пол Шерер (PSI) създаде това, което нарича „дигитална готварска книга за климатично неутрален цимент“ – AI модел, който може бързо да проектира нови формули за цимент с драстично по-нисък въглероден отпечатък, като същевременно запазва необходимите структурни свойства.
„Това ни позволява да симулираме и оптимизираме формули за цимент така, че да отделят значително по-малко CO2, като същевременно запазват същото високо ниво на механична устойчивост“, обяснява математичката Романа Бойгер, водещ автор на изследването, публикувано в Materials and Structures през юни 2025 г.
Значимостта на тази иновация трудно може да бъде надценена. Производството на цимент е отговорно за около 8% от глобалните въглеродни емисии – повече от целия авиационен сектор в световен мащаб. Около половината от тези емисии идват от химичната реакция, която настъпва при нагряване на варовик за производство на клинкер – основния свързващ компонент в цимента.
Традиционно разработването на нови формули за цимент изисква обширни лабораторни тестове, като всяка итерация отнема седмици или месеци. AI подходът на екипа от PSI ускорява този процес драстично, използвайки невронни мрежи, обучени с данни от тяхния софтуер GEMS, който симулира сложните химични реакции по време на втвърдяване на цимента.
„Вместо секунди или минути, обучената невронна мрежа вече може да изчисли механичните свойства за произволна рецепта за цимент за милисекунди – тоест около хиляда пъти по-бързо от традиционното моделиране“, обяснява Бойгер.
Вместо да тестват рецепти на случаен принцип, изследователите използват обратен подход, прилагайки генетични алгоритми за откриване на конкретни формули, които отговарят на предварително зададени цели както за CO2 емисии, така и за здравина на материала. Няколко рецепти за цимент, идентифицирани от AI, вече показват сериозен потенциал за намаляване на емисиите при запазване на качеството.
Междудисциплинарният проект обединява химици по цимента, експерти по термодинамика и специалисти по изкуствен интелект като част от Швейцарския център за върхови постижения по нулеви емисии (SCENE). Макар настоящото изследване да служи основно като доказателство за концепцията, изследователите планират да разширят модела си, за да включат допълнителни фактори като наличност на суровини и екологични условия.
„Това е само началото“, казва Николаос Празианакис, който инициира изследването. „Спестяването на време, което предлага този общ работен процес, е огромно – което го прави изключително обещаващ подход за всякакъв вид дизайн на материали и системи.“