Průlomový systém umělé inteligence, vyvinutý vědci ve Švýcarsku, má potenciál zrevolucionizovat jeden z nejvíce uhlíkově náročných průmyslů na světě: výrobu cementu.
Tým z Paul Scherrer Institute (PSI) vytvořil to, co nazývá „digitální kuchařkou pro klimaticky šetrný cement“ – AI model, který dokáže rychle navrhovat nové složení cementu s dramaticky nižší uhlíkovou stopou při zachování potřebných konstrukčních vlastností.
„To nám umožňuje simulovat a optimalizovat složení cementu tak, aby vypouštěl výrazně méně CO2, a přitom si zachoval stejnou vysokou úroveň mechanické výkonnosti,“ vysvětluje matematička Romana Boiger, hlavní autorka studie publikované v červnu 2025 v časopise Materials and Structures.
Význam této inovace je těžké přecenit. Výroba cementu se podílí přibližně 8 % na celosvětových emisích oxidu uhličitého – což je více než celý letecký průmysl dohromady. Přibližně polovina těchto emisí pochází z chemické reakce, která nastává při zahřívání vápence za účelem výroby slínku, hlavní pojivové složky cementu.
Tradičně vývoj nových složení cementu vyžaduje rozsáhlé laboratorní testování, přičemž každá iterace trvá týdny až měsíce. Přístup PSI založený na AI tento proces dramaticky urychluje – využívá neuronové sítě trénované na datech z jejich softwaru GEMS, který simuluje složité chemické reakce při tuhnutí cementu.
„Místo sekund nebo minut dokáže nyní natrénovaná neuronová síť vypočítat mechanické vlastnosti libovolné cementové receptury během milisekund – tedy asi tisíckrát rychleji než tradiční modelování,“ vysvětluje Boiger.
Namísto náhodného testování receptur použili vědci opačný přístup: genetické algoritmy, které identifikují konkrétní složení splňující předem stanovené cíle jak pro emise CO2, tak pro pevnost materiálu. Několik receptur navržených AI již vykazuje velký potenciál pro snížení emisí při zachování kvality.
Interdisciplinární projekt spojil odborníky na chemii cementu, termodynamiku i specialisty na AI v rámci Swiss Centre of Excellence on Net Zero Emissions (SCENE). Ačkoliv současná studie slouží především jako důkaz konceptu, vědci plánují svůj model dále rozšířit o faktory jako dostupnost surovin či vliv okolního prostředí.
„Tohle je teprve začátek,“ říká Nikolaos Prasianakis, který studii inicioval. „Úspora času, kterou takto obecný pracovní postup nabízí, je obrovská – což z něj činí velmi slibný přístup pro návrh nejrůznějších materiálů a systémů.“