Швейцарские исследователи разработали систему искусственного интеллекта, которая может революционизировать одну из самых углеродоёмких отраслей мира, создавая климатически нейтральные рецепты цемента за считанные секунды.
В настоящее время цементная промышленность производит около 8% мировых выбросов CO₂ — это более чем в три раза превышает углеродный след всей авиационной отрасли. Разработанная в Институте Пауля Шеррера (PSI) в Швейцарии система ИИ радикально снижает углеродный след цемента, пересматривая его рецепт и моделируя тысячи комбинаций ингредиентов для поиска формул, сохраняющих прочность при значительно меньших выбросах CO₂.
«Одна из перспективных стратегий снижения выбросов — это модификация самого рецепта цемента, замена части клинкера альтернативными вяжущими материалами», — объясняет математик Романа Бойгер, первый автор исследования. «Вместо того чтобы испытывать тысячи вариантов в лаборатории, мы можем использовать нашу модель для генерации практических рецептов за секунды — это как цифровая кулинарная книга для экологичного цемента».
ИИ-модель рассчитывает общий объём выбросов CO₂ для различных рецептов цементных материалов за миллисекунды — примерно в тысячу раз быстрее традиционного моделирования. «Можно сказать, что мы занимаемся геологией в ускоренном режиме», — говорит Джон Провис, руководитель группы исследований цементных систем в PSI и соавтор работы.
Потенциальный эффект огромен. «Говоря прямо, сегодня человечество потребляет цемента больше, чем еды — около полутора килограммов на человека в день», — отмечает Провис. «Если нам удастся улучшить профиль выбросов хотя бы на несколько процентов, это будет эквивалентно сокращению выбросов углекислого газа, сопоставимому с тысячами или даже десятками тысяч автомобилей».
В междисциплинарном проекте объединились специалисты по химии цемента, термодинамике и искусственному интеллекту в рамках Швейцарского центра передовых исследований по достижению нулевых выбросов (SCENE) — междисциплинарной программы, нацеленной на разработку научно обоснованных решений для радикального сокращения выбросов парниковых газов в промышленности и энергетике.
Хотя исследование пока является демонстрацией концепции, учёные надеются, что их работа ускорит переход к нулевым выбросам в производстве цемента. Лабораторные испытания по-прежнему необходимы, но ИИ открывает беспрецедентные возможности для ускорения разработки устойчивого и качественного цемента, который может преобразить эту важную, но углеродоёмкую отрасль.