MACHINA

Machine-intelligentie voor materiaalontwikkeling

Onderzoekers van de Technische Universiteit Delft waren (in 2019) een van de eersten die een nieuw materiaal ontwierpen met Artificial Intelligence (AI) en computersimulaties in plaats van via een experimentele ‘trial-and-error’-aanpak. Het MACHINA (Machine Intelligence Advances for Materials) Lab bouwt voort op dit succes. Binnen het lab creëren AI-ontwikkelaars en diegenen die AI toepassen samen een nieuwe route voor het ontwerpen van nieuwe materialen en algoritmes.

AI komt bijzonder goed van pas in het creëren van de volgende generatie materialen omdat deze adaptief, multi-inzetbaar en aanpasbaar moeten zijn. Bij dergelijk complex materiaalgedrag komen zoveel ontwerpmogelijkheden kijken, dat zij de menselijke geest overstijgen. Algoritmen voor machine learning kunnen hier echter prima mee overweg. Deze methoden maken het mogelijk om het ontwerpproces om te keren en te verbeteren door over te schakelen van experimenten naar datagestuurd ontwerpen met computersimulaties, zelfs als de computermodellen bepaalde informatie missen. De essentiële voorwaarde is dat er ‘voldoende’ gegevens over het specifieke probleem beschikbaar zijn. Als er genoeg gegevens zijn, dan kan AI een schat aan informatie opleveren en kan de wetenschapper de schat (nieuw materiaal) vervolgens vinden.

Het MACHINA Lab richt zich op verschillende aspecten van het datagedreven proces, waaronder het versnellen van materiaalsimulaties, maar ook het onderzoeken van nieuwe methoden voor machine learning en optimalisatie die analyse en ontwerp vergemakkelijken. Momenteel worden deze nieuwe algoritmes gebruikt voor het ontwerpen van milieuvriendelijke kunststoffen en metamaterialen voor biologische toepassingen, d.w.z. materialen met exotische eigenschappen (zoals supercompressie) die voortkomen uit het onderzoeken van nieuwe geometrieën en nieuwe combinaties van bestanddelen.

Het gebruik van AI bij het ontwerpen van materialen bevindt zich nog in een zeer pril stadium, maar zou op termijn een kleine revolutie kunnen betekenen. Deze benaderingen zijn toepasbaar op een zeer breed scala van materialen, zodat zij kunnen helpen bij het oplossen van enkele van de energetische, milieu- en gezondheidsproblemen van de mensheid. Hopelijk zal MACHINA enkele kleine stappen zetten in de richting van de oplossing van enkele van deze grote uitdagingen.