भौतिक विज्ञान
तेज़ गति वाले भविष्य के कंप्यूटरों के लिए प्रकाश को नियंत्रित करने का एक नया तरीका
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वैज्ञानिकों ने एक नए प्रकार का मेटासामग्री बनाया है जो फोटोनिक कंप्यूटिंग के लिए व्यापक प्रकाश-अवरोधक कार्यक्षमता प्रदान कर सकता है।
A मेटासामग्री एक इंजीनियरड सामग्री है जिनके गुणधर्म उनके आधारभूत घटकों की रासायनिक संरचना से नहीं, बल्कि उनकी सावधानीपूर्वक निर्मित आंतरिक संरचना से उत्पन्न होते हैं। इस प्रकार, ये पदार्थ असामान्य गुणधर्म प्रदर्शित कर सकते हैं। गुण जो नहीं मिले प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले पदार्थों में।
ये पदार्थ आम तौर पर कई पदार्थों, जैसे धातु और प्लास्टिक, से मिलकर बने होते हैं और इन्हें दोहरावदार, उप-तरंगदैर्ध्य संरचनाओं में व्यवस्थित किया जाता है। इनका आकार, माप, ज्यामिति, अभिविन्यास और व्यवस्था इन्हें उनके गुण प्रदान करते हैं, जिससे ये विद्युत चुम्बकीय, ध्वनिक या भूकंपीय तरंगों को अवशोषित, मोड़ने, बढ़ाने या अवरुद्ध करने के द्वारा नियंत्रित कर सकते हैं, जिससे ऐसे लाभ प्राप्त होते हैं जो पारंपरिक पदार्थों से संभव नहीं हैं।
RSI नई मेटासामग्री इंजीनियर1 न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों द्वारा विकसित रचना में कई विशेषताएं शामिल हैं। यही है आमतौर पर तरल पदार्थों और क्रिस्टलों से जुड़ा हुआ लेकिन पार करना के छात्रों उनमें से इसमें सभी कोणों से आने वाले प्रकाश को रोकने की क्षमता है।
गाइरोमॉर्फ्स नामक कार्यात्मक रूप से सहसंबंधित अव्यवस्थित पदार्थों का यह नया वर्ग, तरल जैसी अनियमितता को बड़े पैमाने पर संरचनात्मक पैटर्न के साथ मिलाकर हर दिशा से आने वाले प्रकाश को अवरुद्ध करता है। अध्ययन में कहा गया है:
"हम स्पेक्ट्रल ऑप्टिमाइजेशन विधियों द्वारा 2D और 3D में जाइरोमॉर्फ उत्पन्न करते हैं, यह सत्यापित करते हुए कि वे मजबूत असतत घूर्णी क्रम प्रदर्शित करते हैं लेकिन कोई दीर्घ-श्रेणी अनुवादिक क्रम नहीं, जबकि पर्याप्त रूप से बड़े मानों के लिए अल्प दूरी पर घूर्णी समरूपता बनाए रखते हैं। जी.”
इस नवाचार के साथ, शोधकर्ताओं ने हल किया क्वासिक्रिस्टल-आधारित डिज़ाइनों में सीमाएँ जो लंबे समय से मौजूद हैं परेशान कर रहा है वैज्ञानिक। यह फोटोनिक कंप्यूटिंग में प्रगति को बढ़ावा देने में भी मदद कर सकता है।
फोटोनिक कंप्यूटिंग में क्वासिक्रिस्टल से लेकर जाइरोमॉर्फ तक
फोटोनिक कंप्यूटिंग में, फोटॉन के बजाय विद्युत धाराएँ उपयोग किया जाता है प्रदर्शन के लिए संगणना. एक बार विकसित हो जाने पर, कंप्यूटरों की यह नई पीढ़ी पारंपरिक मशीनों की तुलना में कहीं अधिक कुशल और तेज हो सकती है।
- प्रकाश की गति से डेटा प्रोसेसिंगइसमें कृत्रिम बुद्धिमत्ता जैसे उच्च-प्रदर्शन वाले कार्यों के लिए संभावनाएं हैं, लेकिन वर्तमान में यह तकनीक लघुकरण और लागत के मामले में चुनौतियों का सामना कर रही है।
इस क्षेत्र में हुई प्रगति के कारण उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग सर्वरों में एकीकृत करने के लिए कार्यात्मक फोटोनिक चिप्स का विकास हुआ है। लेकिन प्रकाश-आधारित कंप्यूटिंग अभी भी एक भूरा शीघ्र मंचशोधकर्ता चिप के माध्यम से यात्रा करने वाली सूक्ष्म प्रकाश धाराओं को नियंत्रित करने के लिए संघर्ष कर रहे हैं।
इन सूक्ष्म ऑप्टिकल संकेतों की शक्ति को कमजोर किए बिना उन्हें सफलतापूर्वक पुनर्निर्देशित करने के लिए हमें सावधानीपूर्वक डिजाइन की गई सामग्रियों की आवश्यकता है। इन संकेतों को मजबूत बनाए रखने के लिए आवश्यक है a विशेषीकृत, हल्का पदार्थ ऐसा हार्डवेयर जो किसी भी दिशा से आने वाली बाहरी रोशनी को अंदर आने से रोकता है।
इसे प्राप्त करने के लिए एक महत्वपूर्ण घटक आइसोट्रोपिक बैंडगैप सामग्री को शामिल करना है। यह पदार्थ प्रकाश या अन्य तरंगों को सभी दिशाओं में फैलने से रोकता है, बशर्ते आवृत्तियाँ इसके बैंडगैप के भीतर हों। ऐसा पदार्थ अव्यवस्थित होते हुए भी अतिसमान हो सकता है, जिसका अर्थ है कि इसमें दीर्घ-श्रेणी स्थानान्तरणीय क्रम का अभाव होता है, लेकिन इसमें एक विशिष्ट, नियंत्रित प्रकार की यादृच्छिकता होती है।
आइसोट्रोपिक बैंडगैप सामग्री के इंजीनियरिंग के दौरान, शोधकर्ताओं ने लंबे समय तक केंद्रित क्वासिक्रिस्टल पर।
ये संरचनाएं कि गणितीय नियमों का पालन करें, लेकिन पारंपरिक क्रिस्टलों की तरह दोहराव न करें। सबसे पहले खोजे गए वैज्ञानिक डैन शेच्टमैन द्वारा 1980 के दशक की शुरुआत में, जिसके लिए उन्हें नोबेल पुरस्कार मिला। उन्होंने 2011 में रसायन विज्ञान में स्नातक की उपाधि प्राप्त की।
खोज बनाया गया था एल्युमीनियम और मैंगनीज पर शोध करते समय। जब दोनों धातुएँ एक साथ पिघल गए और जब इन्हें तेजी से ठंडा करके मिश्रधातु बनाया गया, तो इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत इनमें दस गुना समरूपता दिखाई दी, एक ऐसा गुण जो धातुओं जैसी क्रिस्टलीय संरचनाओं में नहीं पाया जाता है।
क्वासिक्रिस्टल में हीरे जैसी क्रिस्टलीय संरचनाओं के गुण होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे आयोजित किए जाते हैं क्वासिक्रिस्टल विभिन्न पैटर्नों में ढल जाते हैं, साथ ही कांच जैसी अनाकार संरचनाएं भी बनाते हैं, जिसका अर्थ है कि ये पैटर्न दोहराए नहीं जाते। अपने अनूठे गुणों के कारण क्वासिक्रिस्टल टिकाऊ होने के साथ-साथ भंगुर भी होते हैं।
इस साल की शुरुआत में मिशिगन विश्वविद्यालय के एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने पाया कि क्वासिक्रिस्टल मूल रूप से स्थिर पदार्थ होते हैं।2 अव्यवस्थित ठोस पदार्थों से समानता होने के बावजूद।
“वांछित गुणों वाले पदार्थ बनाने के लिए हमें परमाणुओं को विशिष्ट संरचनाओं में व्यवस्थित करना आना चाहिए,” अध्ययन के सह-लेखक और डॉव विश्वविद्यालय के अर्ली करियर असिस्टेंट प्रोफेसर ऑफ मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग वेनहाओ सन ने कहा। “क्वासिक्रिस्टल ने हमें यह सोचने पर मजबूर कर दिया है कि कुछ पदार्थ कैसे और क्यों बनते हैं।”
उपलब्ध कराना la के उत्तर केवल क्वासिक्रिस्टल क्यों मौजूद हैं या वे कैसे अस्तित्व में आते हैं? का गठन कर रहे हैंशोधकर्ताओं ने पहले समझो केवल जो चीज़ उन्हें स्थिर बनाती है। इसके लिए उन्हें यह करना पड़ा। निर्धारित if क्वासिक्रिस्टल एन्थैल्पी या एंट्रॉपी द्वारा स्थिर होते हैं। so शोधकर्त्ता ले गया छोटे नैनोकण एक बड़े सिम्युलेटेड ब्लॉक से of quasicrystal, तो गणना की कुल ऊर्जा in प्रत्येक नैनोकण।
शोधकर्ताओं ने पाया कि अच्छी तरह से खोजे गए दोनों क्वासिक्रिस्टल, स्कैंडियम और जस्ता की मिश्र धातु, और यटरबियम और कैडमियम की मिश्र धातु, एन्थैल्पी-स्थिर हैं।
इस गणना के लिए, टीम ने क्वासिक्रिस्टल के क्वांटम-मैकेनिकल सिमुलेशन का उपयोग किया, और को हल la कंप्यूटिंग बाधा, उनके पास केवल la प्रत्येक प्रोसेसर के बजाय पड़ोसी प्रोसेसर आपस में संवाद करते हैं। कंप्यूटर प्रक्रमक उन्होंने एक-दूसरे से संवाद किया, जिससे उनका एल्गोरिदम 100 गुना तक तेज हो गया।
"अब हम कांच और अनाकार पदार्थों, विभिन्न क्रिस्टलों के बीच इंटरफेस, साथ ही क्रिस्टल दोषों का अनुकरण कर सकते हैं जो क्वांटम कंप्यूटिंग बिट्स को सक्षम कर सकते हैं।"
- विक्रम गविनी, मैकेनिकल इंजीनियरिंग के यूएम प्रोफेसर और पदार्थ विज्ञान और इंजीनियरिंग
दूसरे में अनुसंधान, la राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान (NIST) वैज्ञानिकों ने एक नए एल्यूमीनियम-जिरकोनियम मिश्र धातु में क्वासिक्रिस्टल पाए हैं।3, जो था निर्मित नीचे चरम स्थितियां 3डी मेटल प्रिंटिंग का।
हालांकि एल्युमीनियम पाउडर में ज़िरकोनियम मिलाने से उच्च-शक्ति वाले एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की छपाई संभव हो पाती है, लेकिन एनआईएसटी की टीम यह समझना चाहती थी कि इस धातु को इतना मजबूत क्या बनाता है, इसलिए इसे इस्तेमाल किया जा सकता है सैन्य विमान के पुर्जों जैसे महत्वपूर्ण घटकों में।
और उन्होंने पाया कि इसके लिए क्वासिक्रिस्टल जिम्मेदार हैं। एल्युमीनियम क्रिस्टल के नियमित पैटर्न को तोड़ने से मिश्र धातु मजबूत होती है।. जब इसे बिल्कुल सही कोण से देखा गया, तो टीम को द्विगुणित और त्रिगुणित समरूपताओं के अतिरिक्त, "अत्यंत दुर्लभ" पंचगुणित घूर्णीय समरूपता भी मिली। दो अलग-अलग कोणों से।
इसएनआईएसटी के भौतिक विज्ञानी और सह-लेखक फैन झांग के अनुसार, "यह शोध मिश्रधातु डिजाइन के लिए एक नया दृष्टिकोण खोलेगा। शोध से पता चलता है कि..." कि "क्वासिक्रिस्टल एल्युमीनियम को मजबूत बना सकते हैं। अब लोग भविष्य की मिश्र धातुओं में इन्हें जानबूझकर बनाने की कोशिश कर सकते हैं।"" उसने जोड़ा।
जाइरोमॉर्फ क्रांति के भीतर: आइसोट्रोपिक बैंडगैप सामग्री
क्वासिक्रिस्टल में बहुत संभावनाएं हैं। यहां तक कि क्षमता भी रखते हैं सेवा मेरे प्रकाश को पूरी तरह से अवरुद्ध करेंलेकिन केवल सीमित दिशाओं से। और यद्यपि वे सभी दिशाओं से आने वाले प्रकाश को कमजोर कर सकते हैं, वे इसे पूरी तरह से रोक नहीं सकते।
इस सीमा को दूर करने के लिए, वैज्ञानिक ऐसे विकल्पों की तलाश कर रहे हैं जो सिग्नल को खराब करने वाले प्रकाश को अधिक प्रभावी ढंग से रोक सकें। इस इससे गाइरोमॉर्फ्स का विकास हुआ है, जो ऐसी सामग्री बनाने में मदद कर सकते हैं जो किसी भी दिशा से आने वाले बाहरी प्रकाश को अधिक प्रभावी ढंग से प्रवेश करने से रोकती हैं। अध्ययन के वरिष्ठ लेखक, स्टेफानो मार्टिनियानी, जो भौतिकी, रसायन विज्ञान, गणित और तंत्रिका विज्ञान के सहायक प्रोफेसर हैं, के अनुसार:
"जायरोमॉर्फ किसी भी ज्ञात संरचना से इस मायने में भिन्न हैं कि उनकी अनूठी संरचना वर्तमान दृष्टिकोणों की तुलना में बेहतर आइसोट्रोपिक बैंडगैप सामग्री को जन्म देती है।"
हालांकि, इन सामग्रियों के निर्माण में एक बड़ी बाधा, जिनके गुण उनकी संरचना पर निर्भर करते हैं, वह है वांछित व्यवस्था। वांछित भौतिक गुण।
फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित, न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक नवीन रणनीति का विस्तृत विवरण दिया है।4 प्रकाशीय व्यवहार को समायोजित करने के लिए।
टीम ने एक ऐसा एल्गोरिदम विकसित किया है जो अंतर्निहित अव्यवस्था वाली कार्यात्मक संरचनाएं उत्पन्न कर सकता है। टीम द्वारा प्रकट की गई "सहसंबंधित अव्यवस्था" का नया रूप दो चरम सीमाओं के बीच स्थित है: पूर्णतः व्यवस्थित और पूर्णतः यादृच्छिक।
"जंगल में पेड़ों के बारे में सोचें - वे बेतरतीब ढंग से उगते हैं, लेकिन पूरी तरह से बेतरतीब नहीं होते क्योंकि वे आमतौर पर एक दूसरे से एक निश्चित दूरी पर होते हैं। यह नया पैटर्न, जाइरोमॉर्फ्स, उन गुणों को जोड़ता है जिन्हें हम असंगत मानते थे और एक ऐसा कार्य प्रदर्शित करता है जो क्वासिक्रिस्टल सहित सभी व्यवस्थित विकल्पों से बेहतर प्रदर्शन करता है।"
- मार्टिनियानी
अपने शोध के दौरान, टीम ने पाया कि सभी आइसोट्रोपिक बैंडगैप सामग्री एक समान संरचनात्मक विशेषता प्रदर्शित करती हैं। इसलिए, उन्होंने इसे "जितना संभव हो उतना स्पष्ट" बनाने पर ध्यान केंद्रित किया, जिसके परिणामस्वरूप जाइरोमॉर्फ्स का निर्माण हुआ।
एनवाईयू के भौतिकी विभाग में पोस्टडॉक्टोरल फेलो और इस शोध के प्रमुख लेखक मैथियास कैसियुलिस ने कहा कि इस नई श्रेणी के पदार्थ "असंगत प्रतीत होने वाली विशेषताओं का सामंजस्य स्थापित करते हैं," क्योंकि इनमें क्रिस्टल जैसी स्थिर, दोहराव वाली संरचना नहीं होती, जो इन्हें तरल पदार्थ जैसी अव्यवस्था प्रदान करती है। हालांकि, साथ ही, दूर से देखने पर ये नियमित पैटर्न बनाते हैं।
"ये गुण मिलकर ऐसे बैंडगैप बनाते हैं जिनमें से प्रकाश तरंगें किसी भी दिशा से प्रवेश नहीं कर सकतीं।"
– कैसियुलिस
टीम ने विभिन्न लंबाई के पैमानों पर कई घूर्णीय समरूपताओं वाले "पॉलीगाइरोमॉर्फ" भी पेश किए, जिससे एक ही संरचना में कई बैंड अंतराल का निर्माण संभव हो सका, इस प्रकार प्रकाशीय गुणों पर सूक्ष्म नियंत्रण प्राप्त करने के द्वार खुल गए।
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| सामग्री के प्रकार | संरचनात्मक क्रम | बैंडगैप विशेषताएँ | लाइट ब्लॉकिंग | विशिष्ट उपयोग के मामले |
|---|---|---|---|---|
| आवधिक क्रिस्टल | पूर्णतः आवधिक; दीर्घ-श्रेणी अनुवादिक क्रम | दिशा-निर्भर बैंडगैप; अक्सर विषमदैशिक | विशिष्ट क्रिस्टल दिशाओं के साथ मजबूत अवरोध, अन्यत्र कमजोर | परंपरागत फोटोनिक क्रिस्टल, ऑप्टिकल फिल्टर, वेवगाइड |
| क्वासिक्रिस्टल्स | अनियमित; बिना दोहराव के लंबी दूरी का दिशात्मक क्रम | लगभग समरूप बैंडगैप लेकिन दिशात्मक "कमजोर बिंदुओं" के साथ | कुछ दिशाओं से आने वाली रोशनी को पूरी तरह से रोक सकता है; अन्य दिशाओं से आने वाली रोशनी को कम कर सकता है। | प्रायोगिक फोटोनिक बैंडगैप उपकरण, उच्च-शक्ति मिश्र धातु |
| गाइरोमॉर्फ्स | सहसंबद्ध अव्यवस्था; बड़े पैमाने के पैटर्न के साथ तरल-जैसी अनियमितता | अत्यधिक समरूप बैंडगैप; पॉलीगाइरोमॉर्फ में कई गैप संभव हैं | इसे लगभग हर दिशा से आने वाली अवांछित रोशनी को रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है। | अगली पीढ़ी के फोटोनिक चिप्स, ऑप्टिकल आइसोलेशन, कम शोर वाला लाइट रूटिंग |
खोज में एआई और अगली पीढ़ी के क्वांटम पदार्थ
जैसे-जैसे शोधकर्ता अगली पीढ़ी की सामग्रियों पर और अधिक शोध करते जा रहे हैं, सामग्रियों के बिल्कुल नए वर्ग सामने आ रहे हैं।
हाल ही में, ऊर्जा विभाग की बर्कले प्रयोगशाला के नेतृत्व में एक शोध दल ने इस खोज की सूचना दी गई।5 "बर्केलोसीन" एक ऑर्गेनोमेटैलिक अणु है जिसमें कृत्रिम, भारी, रेडियोधर्मी रासायनिक तत्व बर्केलियम होता है।
इन अणुओं में एक धातु आयन होता है जो कार्बन-आधारित संरचना से घिरा होता है, और जबकि ये प्रारंभिक एक्टिनाइड तत्वों के लिए अपेक्षाकृत सामान्य हैं, बाद के तत्वों के लिए ये शायद ही ज्ञात हैं।
"यह पहली बार है जब बर्केलियम और कार्बन के बीच रासायनिक बंधन के निर्माण के प्रमाण मिले हैं। प्राप्त किया गयाइस खोज से बर्केलियम और अन्य एक्टिनाइड्स के आवर्त सारणी में मौजूद अन्य यौगिकों के सापेक्ष व्यवहार की नई समझ मिलती है। सह-लेखक बर्कले लैब के रासायनिक विज्ञान प्रभाग में कार्यरत वैज्ञानिक स्टीफन मिनसियन, जो एक्टिनाइड्स के ऑर्गेनोमेटैलिक यौगिकों को तैयार करने पर काम कर रहा है क्योंकि ये उन्हें एक्टिनाइड्स की विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक संरचनाओं का अवलोकन करने की अनुमति देते हैं।
आवर्त सारणी में स्थित 15 रेडियोधर्मी धात्विक तत्वों की श्रृंखला में एक्टिनाइड्स शामिल हैं, जो f-ब्लॉक में आते हैं। यूरेनियम और प्लूटोनियम एक्टिनाइड्स के उदाहरण हैं। ये अपने रेडियोधर्मी गुणों के लिए जाने जाते हैं। उपयोग किया जाता है परमाणु रिएक्टरों और अन्य प्रौद्योगिकियों में।
पिछले साल, स्वीडन के उप्साला विश्वविद्यालय और अमेरिका के कोलंबिया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के बीच साझेदारी के परिणामस्वरूप यह संभव हो पाया। CeSiI नामक एक 2D क्वांटम पदार्थ की खोज6इसमें सीरियम, सिलिकॉन और आयोडीन की क्रिस्टलीय संरचना होती है। इसकी क्रिस्टलीय संरचना दो-आयामी व्यवस्था से मिलती जुलती है। अलग-अलग, परमाणु-पतली परतें।
CeSil के इलेक्ट्रॉन भारी फर्मियन की तरह व्यवहार करते हैं, जिनका प्रभावी द्रव्यमान सामान्य पदार्थों की तुलना में 100 गुना तक अधिक होता है। यह प्रभावी द्रव्यमान विषमदैशिक होता है; इस प्रकार, यह परमाणु परतों में इलेक्ट्रॉनों की गति की दिशा पर निर्भर करता है।
“इस खोज के साथ, अब हमारे पास सहसंबद्ध इलेक्ट्रॉन संरचनाओं के अध्ययन के लिए एक बेहतर भौतिक आधार उपलब्ध है। 2D पदार्थ लेगो के टुकड़ों से बने एक निर्माण किट की तरह हैं। हमारे सहयोगी पहले से ही अन्य 2D पदार्थों की परतें जोड़कर अनुकूलित क्वांटम गुणों वाला एक नया पदार्थ बनाने पर काम कर रहे हैं।”
- उप्साला विश्वविद्यालय के भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग से चिन शेन ओंग।
पदार्थ विज्ञान में अनगिनत संभावनाएं हैं, और सही पदार्थ का चयन करना निर्माण की दिशा में एक महत्वपूर्ण बाधा है। नई खोज। सिद्धांत-आधारित भविष्यवाणियाँ और प्रयोग-आधारित सत्यापन चयन को सूचित करने में सहायक होते हैं, फिर भी यह बना हुआ है खंडित.
इस यहीं पर एआई-संचालित सामग्री सूचना विज्ञान अपना दबदबा कायम कर रहा है, जो क्वांटम-स्तरीय अंतर्दृष्टि को बड़े डेटासेट के साथ एकीकृत करके नई सामग्रियों की तेजी से जांच, मॉडलिंग और अनुकूलन कर रहा है, जिन्हें पारंपरिक परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से खोजना असंभव होगा।
तोहोकू विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम एक बनाया एआई-निर्मित सामग्री मानचित्र7 एक समान बनाना सब प्रतिनिधि प्रथम-सिद्धांतों पर आधारित गणनात्मक डेटा के साथ प्रयोगात्मक डेटा, मदद करने के उद्देश्य से शोधकर्ता किसी विशेष परिस्थिति के लिए उपयुक्त सामग्री का पता लगाते हैं।
यह मानचित्र अक्षों वाला एक बड़ा ग्राफ है। संरचनात्मक समानता और ऊष्माविद्युत प्रदर्शन (zT) के लिए, जिसमें प्रत्येक डेटा बिंदु एक सामग्री का प्रतिनिधित्व करता है। यहां समान सामग्री दिखाई देती है बंद करे निकटता। क्योंकि ये सामग्रियां आमतौर पर संश्लेषित होते हैं समान विधियों और उपकरणों का उपयोग करके मूल्यांकन किए जाने पर, यह मानचित्र प्रयोगकर्ताओं को अनुमति देता है अज्ञात उच्च-प्रदर्शन सामग्री के अनुरूपों को शीघ्रता से पहचानने के लिए और मौजूदा संश्लेषण प्रोटोकॉल को अगले चरणों के रूप में पुनः उपयोग में लाना।
इस तरह, यह उपकरण विकास लागत को कम करने और नवाचार तथा उसके वास्तविक दुनिया में उपयोग को गति देने में मदद कर सकता है। भविष्य में, टीम की योजना थर्मोइलेक्ट्रिक्स से परे अपने फ्रेमवर्क का विस्तार करके टोपोलॉजिकल और चुंबकीय सामग्रियों को शामिल करने और एक व्यापक, एआई-सहायता प्राप्त सामग्री डिजाइन बनाने के लिए अतिरिक्त विवरणों को शामिल करने की है। समर्थन मंच।
कई संभावित उम्मीदवारों का सहज और व्यापक अवलोकन प्रदान करके, यह मानचित्र शोधकर्ताओं को एक नज़र में आशाजनक लक्ष्यों का चयन करने में मदद करता है; इसलिए, यह उम्मीद हे नए कार्यात्मक सामग्रियों के विकास की समयसीमा को काफी कम करने के लिए।"
– एसोसिएट प्रोफेसर युसुके हाशिमोटो
इसी बीच, गोथेनबर्ग विश्वविद्यालय के एक अध्ययन में एआई मॉडल विकसित किया गया। सेवा मेरे शक्ति और स्थायित्व का कुशलतापूर्वक निर्धारण करें8 बुने हुए मिश्रित सामग्रियों का.
शारीरिक परीक्षण करना और विस्तृत जानकारी प्रदान करना कंप्यूटर सिमुलेशन उच्च गुणवत्ता वाले नए मिश्रित पदार्थों को डिजाइन करना "विशेष रूप से कठिन होता है जब मिश्रित सामग्री बनाया गया है बुने हुए वस्त्र फाइबर सामग्री के रूप में, जहां फाइबर एक दूसरे के चारों ओर लिपटे होते हैं और सामग्री पर लगने वाले बलों के आधार पर अलग-अलग व्यवहार करते हैं। के अधीन है "गोथेनबर्ग विश्वविद्यालय के भौतिकी विभाग में पीएचडी छात्र एहसान घाणे ने यह बात कही।
हालांकि कंप्यूटर किसी पदार्थ की परस्पर क्रियाओं और प्रभावों के आधार पर यथार्थवादी सूक्ष्म संरचनाओं का अनुकरण कर सकते हैं, बुने हुए मिश्रित पदार्थों को अभी भी काफी सुधार की आवश्यकता है। गणना संसाधन। न्यूरल नेटवर्क एक विकल्प प्रदान करते हैं, लेकिन उन्हें बड़ी मात्रा में प्रशिक्षण डेटा की आवश्यकता होती है और वे अनुमान लगाने में कठिनाई का सामना करते हैं।इसलिए टीम ने एक सामान्यीकृत एआई मॉडल विकसित किया जिसे ज्यादा डेटा की आवश्यकता नहीं होती है।
इस मॉडल को कंपोजिट के घटक पदार्थों के मौजूदा सिमुलेशन और परीक्षण डेटा पर प्रशिक्षित किया गया है, जिससे यह नए कंपोजिट की टिकाऊपन का अनुमान लगा सकता है।.
जहां गोथेनबर्ग के अध्ययन में एआई मॉडल में भौतिक नियमों को एकीकृत करने के तरीकों की जांच की गई, वहीं केएआईएसटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने भौतिक नियमों को अपने एआई मॉडल के साथ मिलाकर नए पदार्थों की तेजी से खोज करने की अनुमति दी है, भले ही डेटा शोरगुल वाला या सीमित हो।
संपत्ति की पहचान है में से एक कुंजी कदम नए पदार्थों के विकास में, लेकिन इसके लिए आवश्यकता होती है भारी मात्रा में प्रायोगिक आंकड़े और महंगे उपकरण, जो सीमाएँ अनुसंधान दक्षता। केएआईएसटी टीम ने पदार्थों और ऊर्जा के विरूपण और परस्पर क्रिया को नियंत्रित करने वाले नियमों को एकीकृत करके उस आवश्यकता को दूर किया।
शोधकर्त्ता भौतिकी-आधारित तंत्रिका नेटवर्क (PINN) तकनीक की रिपोर्ट की गई।9 कम मात्रा में डेटा का उपयोग करके सामग्री के गुणों और विरूपण व्यवहार का पता लगाना। एक ही प्रयोग से। इसके बाद उन्होंने भौतिकी-सूचित तंत्रिका ऑपरेटर (PINO) नामक एक कृत्रिम बुद्धिमत्ता मॉडल पेश किया, जो भौतिकी के नियमों को समझता है। और इसे अदृश्य पदार्थों पर भी लागू किया जा सकता है।
एमआईटी के शोधकर्ताओं ने इसे लिया और भी आगे बढ़कर एक विकास करके वह विधि जो कई स्रोतों से जानकारी को शामिल करती है10: साहित्य, रासायनिक संरचनाएँ, सूक्ष्मसंरचनात्मक चित्र, और भी बहुत कुछ.
यह नए कोपायलट प्लेटफॉर्म का हिस्सा है। वास्तविक दुनिया के प्रायोगिक वैज्ञानिकों (CREST) के लिए। उनकी विधि में रोबोटिक उपकरणों का उपयोग करके सामग्रियों का उच्च-स्तरीय परीक्षण किया जाता है, और फिर परिणामों को आगे भेजा जाता है। उनकी कार्यप्रणाली में सुधार करने के लिए उन्हें बड़े मल्टीमॉडल मॉडलों में वापस शामिल किया जाता है।
शोधकर्ताओं ने इस सहायक का उपयोग मानव शोधकर्ता के प्रतिस्थापन के रूप में नहीं किया।एस," 900 से अधिक रसायन शास्त्रों का अध्ययन करने और 3,500 विद्युत रासायनिक परीक्षण करने के लिए जिसके कारण ईंधन सेल में रिकॉर्ड पावर घनत्व प्रदान करने वाले उत्प्रेरक पदार्थ की खोज से लेकर बिजली उत्पादन तक।
पदार्थ विज्ञान की उन्नति में निवेश
पदार्थ विज्ञान की दुनिया में, एटीआई इंक. (ATI ) यह कंपनी तकनीकी रूप से उन्नत विशिष्ट सामग्रियों और जटिल घटकों के लिए जानी जाती है। कंपनी एयरोस्पेस, रक्षा, चिकित्सा, इलेक्ट्रॉनिक्स और ऊर्जा बाजारों के लिए उच्च-प्रदर्शन वाली सामग्री का उत्पादन करती है।
एटीआई के उत्पाद निकल-आधारित मिश्र धातुओं और सुपरमिश्र धातुओं, टाइटेनियम और टाइटेनियम-आधारित मिश्र धातुओं और विशेष मिश्र धातुओं से बने होते हैं। यह दो खंडों के माध्यम से संचालित होता है:
- उच्च प्रदर्शन सामग्री और घटक (एचपीएमसी)
- एडवांस्ड अलॉयज एंड सॉल्यूशंस (एए एंड एस)
13.5 बिलियन डॉलर के मार्केट कैप के साथ, एटीआई के शेयर 99.37 डॉलर पर कारोबार कर रहे हैं, जो इस साल 80.5% की वृद्धि है। इसका ईपीएस (टीटीएम) 3.10 और पी/ई (टीटीएम) 32.09 है। कंपनी 0.32% की डिविडेंड यील्ड देती है।
(ATI )
