Цемент өндірісі әлемдік CO2 шығарындыларының шамамен 8%-ына жауап береді — бұл бүкіл авиация саласынан да көп. Пауль Шеррер институтының (PSI) зерттеушілері жасанды интеллект жасап, цементтің жаңа құрамдарын іздеуді жеделдетті. Бұл технология материал сапасын сақтай отырып, оның көміртек ізін азайтуға мүмкіндік береді.

Цемент өнеркәсібіндегі шығарындылар мәселесі

Цемент зауыттарында айналмалы пештер 1400°C-қа дейін қыздырылып, цементтің негізгі компоненті — клинкер алынады. CO2 шығарындыларының басым бөлігі тек отынды жағудан ғана емес, сонымен қатар әктастың жоғары температурада химиялық ыдырауынан да туындайды. Шығарындыларды азайтудың бір жолы — клинкердің бір бөлігін баламалы байланыстырушы материалдармен алмастыру.

Жаңа құрамдарды іздеуге арналған жасанды интеллект

PSI-дің пәнаралық командасы машиналық оқытуға негізделген әдісті әзірледі. Бұл тәсіл цемент құрамын модельдеуге және оңтайландыруға, CO2 шығарындыларын азайта отырып, механикалық қасиеттерін сақтауға мүмкіндік береді. Жаңа модель практикалық құрамдарды жылдам ұсынады, бұл жаңа шешімдерді іздеу процесін айтарлықтай жеделдетеді.

GEMS бағдарламалық жасақтамасы мен тәжірибелік зерттеулерден алынған деректерге негізделген жасанды нейрондық желілердің көмегімен ғалымдар әртүрлі цемент құрамдарының механикалық қасиеттері мен CO2 шығарындыларын жедел бағалай алды. Бұл тәсіл дәстүрлі модельдеумен салыстырғанда есептеулерді шамамен мың есе жылдамдатты.

Оңтайландыруға арналған генетикалық алгоритмдер

Ең тиімді құрамдарды табу үшін команда генетикалық алгоритмдерді пайдаланды. Бұл әдіс максималды механикалық қасиеттері және минималды CO2 шығарындылары бар құрамдарды анықтауға мүмкіндік береді. Осылайша, қажетті нұсқаларды мақсатты түрде іздеуге болады, ал кездейсоқ көптеген комбинацияларды сынаудың қажеті жоқ.

Болашағы мен әрі қарайғы даму бағыттары

Табылған құрамдардың ішінде әрі қарай зерттеуді қажет ететін перспективалы кандидаттар бар. Бұл зерттеу математикалық модельдеу арқылы тиімді цемент құрамдарын анықтауға болатынын дәлелдейді. Болашақта құралды шикізаттың қолжетімділігі мен материалды пайдалану шарттары сияқты қосымша факторларды ескере отырып кеңейтуге болады.

Жоба SCENE (Swiss Centre of Excellence on Net Zero Emissions) бағдарламасы аясында жүзеге асырылды. Бұл бағдарлама өнеркәсіп пен энергетикадағы парниктік газдар шығарындыларын азайтуға арналған шешімдерді әзірлеуге бағытталған.