今天的创新正在彻底改变传统材料。混凝土，现代基础设施的基石，在人工智能的推动下重新定义自己。麻省理工学院的一项革命性研究证明了新技术对混凝土成分的影响。在紧迫的气候背景下，降低成本和减少排放成为优先事项。人工智能成为研究人员的盟友，以识别传统水泥的替代品。对科学数据的深入分析使得探索有前景的替代品成为可能，促进循环经济的发展。这些知识的应用可能会重新定义建筑的可持续性标准。
人工智能与混凝土研究
麻省理工学院的一个研究团队与奥利维提集团合作，致力于减少混凝土中使用的水泥数量。经过多年的关注，这一问题如今在人工智能的推动下获得了新的动力。目标是同时降低成本和碳足迹。
供应挑战
如粉煤灰、煤炭生产的副产品和矿渣、钢铁生产的残余等材料，已经被用于替代部分水泥。由于可持续发展的需求不断增长，这些材料的需求远远超过供应。这一现象使得寻找替代品变得尤为紧迫。
人工智能促进的解决方案
5月17日，由索鲁什·马赫朱比领导的团队在Nature Communications Materials上发布了一项研究，揭示了他们的创新方法。马赫朱比表示，人工智能对推进这项研究至关重要。关于潜在材料的现有数据量庞大，人工筛选是不现实的。
语言模型与材料筛选
通过使用先进的语言模型，团队开发了一个机器学习框架，该框架根据材料的物理和化学特性评估和分类候选材料。水硬性是一个重要特征。水泥作为连接物，必须在水的存在下硬化。因此，任何替代品也必须提供类似的反应。
接下来，火山灰性的特性，即材料与氢氧化钙反应的能力，至关重要。这种反应有助于随时间巩固混凝土。研究人员需在这两种材料之间找到完美的平衡，以确保混凝土的最佳性能。
分析与分类
对科学文献和岩石样本的分析使团队能够将候选材料分为19个不同的类别。这一广泛的范围包括农业副产品和拆除工作产生的材料。研究揭示了全球适用材料的可用性。
作为替代品的新材料
在一些引人注目的发现中，常见的材料如陶瓷（来自古老的瓷砖或砖块）可能成为极好的替代品。在罗马混凝土结构中，陶瓷被集成以增强防水性。这些发现与麻省理工学院老混凝土研究专家阿德米尔·马西奇教授的讨论中得到了进一步拓展。
促进循环经济
该团队的努力与更广泛的循环经济视野一致。通过识别那些原本会被废弃的材料，工业得以延长其生命周期并减少废物。这在当今资源保护的背景下至关重要。
未来展望
关于他们的研究未来，团队计划增强他们的分析框架，以进一步探索更多材料。实验验证最佳候选材料也是他们接下来的步骤之一。人工智能工具使得这项创新研究得以迅速推进，麻省理工学院材料科学与工程系的埃尔莎·奥利维提教授表示。
论文的合著者和CSHub的主任兰道夫·基尔查因指出，应用数据科学和人工智能工具来设计材料可能会彻底改变混凝土行业，而无需牺牲强度或耐用性。
常见问题解答
人工智能如何帮助减少混凝土中的水泥？
人工智能可以分析大量数据和科学文献，以识别和评估可能替代水泥的材料，从而提高对生态替代品的研究效率。
哪些材料被视为新型混凝土配方中的水泥替代品？
研究人员正在评估多种材料，包括粉煤灰、矿石残余和回收材料，如陶瓷、砖块和旧瓦片，这些材料表现出水硬性或火山灰性。
为什么寻找传统水泥的替代品是紧迫的？
水泥排放大量二氧化碳，其生产成本高且资源密集。寻找可持续和可及的替代品对于减少混凝土行业的环境影响至关重要。
使用人工智能相比于传统材料研究方法有哪些优势？
通过使用大型语言模型，人工智能可以快速选择和分析大量数据集，而这通常需要多年的人力工作，从而更有效地识别有前景的材料。
在这项研究中，识别出的可行材料类型有多少？
研究人员将候选材料分为19种不同类型，这证明了可替换水泥的混凝土配方中可用选项的多样性。
这项研究对循环经济有什么影响？
通过重新发现和重新利用那些原本会被丢弃的材料，这项研究促进了一种循环经济的方式，尽量减少废物并使材料融入结构中，从而减少环境影响。
研究团队的下一个目标是什么？
他们未来的工作包括改进评估框架，以探索更多材料，并对最佳候选材料进行实验，以验证其有效性和特性。
这项研究将如何影响建筑行业？
通过整合基于人工智能的解决方案来寻找水泥替代品，建筑行业可以采取更可持续的做法，同时保持混凝土所需的强度、安全性和耐用性。
