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用于制造各種物品(從定制的醫(yī)療設(shè)備到經(jīng)濟(jì)適用房)的3D打印技術(shù)日益普及，也催生了對(duì)新3D 打印材料的更多需求。為了減少發(fā)現(xiàn)這些新材料所需的時(shí)間，麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的程序，使用機(jī)器學(xué)習(xí)來優(yōu)化具有多種特性的新3D打印材料，如韌性和壓縮強(qiáng)度。
通過簡化材料開發(fā)，該系統(tǒng)降低了成本，并通過減少化學(xué)廢物的數(shù)量來減輕對(duì)環(huán)境的影響。機(jī)器學(xué)習(xí)算法還可以通過提出人類直覺可能錯(cuò)過的獨(dú)特化學(xué)配方來刺激創(chuàng)新。
該論文的共同主要作者，計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室(CSAIL)計(jì)算設(shè)計(jì)和制造組(CDFG)的機(jī)械工程師和項(xiàng)目經(jīng)理Mike Foshey說：“材料開發(fā)在很大程度上仍然是一個(gè)手工過程。一個(gè)化學(xué)家進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，用手混合成分，制作樣品，測(cè)試它們，并得出最終的配方。但是，與其讓化學(xué)家在幾天內(nèi)只能做幾次迭代，我們的系統(tǒng)可以在相同的時(shí)間跨度內(nèi)做數(shù)百次迭代”。
在研究人員開發(fā)的系統(tǒng)中，一個(gè)優(yōu)化算法完成了大部分的試錯(cuò)發(fā)現(xiàn)過程。材料開發(fā)者選擇一些成分，將其化學(xué)成分的細(xì)節(jié)輸入算法，并定義新材料應(yīng)具有的機(jī)械性能。然后，該算法增加和減少這些成分的數(shù)量(就像在放大器上轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕)，并檢查每種配方如何影響材料的特性，然后得出理想的組合。
然后，開發(fā)人員混合、加工和測(cè)試該樣品，以了解材料的實(shí)際性能。開發(fā)者將結(jié)果報(bào)告給算法，算法會(huì)自動(dòng)從實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，并使用新的信息來決定另一個(gè)要測(cè)試的配方。
研究人員已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)免費(fèi)的開源材料優(yōu)化平臺(tái)，名為AutoOED，其中包含相同的優(yōu)化算法。AutoOED是一個(gè)完整的軟件包，也允許研究人員進(jìn)行自己的優(yōu)化。
研究人員通過使用該系統(tǒng)優(yōu)化一種新的3D打印墨水的配方來測(cè)試該系統(tǒng)，這種墨水在紫外線下會(huì)變硬。他們確定了配方中使用的六種化學(xué)品，并將算法的目標(biāo)設(shè)定為發(fā)現(xiàn)在韌性、壓縮模量(硬度)和強(qiáng)度方面表現(xiàn)很佳的材料。
(原標(biāo)題：MIT開發(fā)新AI工具 加速新3D打印材料的發(fā)現(xiàn))
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