Các nhà khoa học tại Mỹ đã sử dụng trí tuệ nhân tạo để thiết kế một loại bê tông mang tính cách mạng, có khả năng tự hấp thụ khí CO2 và sở hữu độ bền vượt trội, hứa hẹn mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành xây dựng bền vững.
Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Southern California (USC) đã phát triển một mô hình trí tuệ nhân tạo có khả năng tạo ra một thế hệ bê tông thông minh mới, không chỉ bền chắc hàng trăm năm mà còn có thể hấp thụ khí carbon dioxide. Công cụ này, với tên gọi Allegro-FM, được kỳ vọng sẽ thay đổi ngành công nghiệp xây dựng.
Mô hình AI này, do giáo sư Aiichiro Nakano và Ken-Ichi Nomura thuộc Trường Kỹ thuật USC Viterbi dẫn dắt, có năng lực mô phỏng tương tác của 4 tỷ nguyên tử cùng một lúc. Điều này cho phép các nhà khoa học thử nghiệm ảo vô số công thức phân tử khác nhau, giúp đẩy nhanh việc tìm ra loại bê tông có khả năng tự gia cố và thu giữ carbon mà không cần đến các quy trình thử nghiệm tốn kém trong phòng thí nghiệm. Giáo sư Nakano giải thích rằng các mô phỏng cho thấy khí CO₂ thải ra trong quá trình sản xuất xi măng có thể được giữ lại ngay trong chính khối bê tông, biến nó thành vật liệu trung hòa carbon.
Để chứng minh năng lực của mô hình, nhóm đã thực hiện mô phỏng trên siêu máy tính Aurora tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne với quy mô lớn hơn gần 1.000 lần so với các mô hình thông thường. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Physical Chemistry Letters vào ngày 20 tháng 7.
Ông Nomura cho biết: “Bê tông là một vật liệu cực kỳ phức tạp, bao gồm nhiều nguyên tố và giai đoạn khác nhau. Vì vậy, trước đây chúng tôi không có phương pháp nào để mô phỏng các hiện tượng liên quan. Giờ đây, Allegro-FM cho phép chúng tôi mô phỏng chính xác các thuộc tính cơ học và cấu trúc của nó”.
Bước tiến vượt bậc về sức mạnh tính toán này giúp các nhà nghiên cứu hiểu sâu hơn về cách tương tác giữa các nguyên tử ảnh hưởng đến hiệu suất của bê tông, bao gồm khả năng chống cháy và sự xuống cấp theo thời gian. Trong khi bê tông hiện đại thường chỉ có tuổi thọ khoảng 100 năm, các nhà khoa học tin rằng việc tích hợp CO₂ sẽ tạo ra một lớp carbonate giúp vật liệu bền chắc hơn đáng kể. Độ bền của loại bê tông mới này thậm chí có thể sánh ngang với bê tông của người La Mã cổ đại, vốn đã tồn tại qua hàng thiên niên kỷ.
Điểm đặc biệt của Allegro-FM là khả năng dự đoán tương tác nguyên tử mà không cần phụ thuộc vào các phương trình hóa học cụ thể cho từng nguyên tố. Hệ thống này có thể mô phỏng các hành vi phức tạp với độ chính xác và hiệu quả vượt trội.
Với khả năng lập mô hình cho 89 nguyên tố hóa học, Allegro-FM hứa hẹn nhiều ứng dụng tiềm năng ngoài ngành xây dựng. Các lĩnh vực có thể được hưởng lợi bao gồm vật liệu lưu trữ carbon, sản xuất pin, phát triển dược phẩm và thiết bị y sinh. Tuy nhiên, trọng tâm hiện tại của nhóm nghiên cứu là cách mạng hóa vật liệu xây dựng. Họ sẽ tiếp tục công việc để tạo ra các loại bê tông mới với hình dạng và bề mặt phức tạp hơn.
