فريق متعدد التخصصات من العلماء من المملكة المتحدة باستخدام الذكاء الاصطناعي (AI) لتصميم شكل من أشكال الإسفلت ذاتيًا لديه القدرة على إنقاذ المجالس المحلية ملايين الجنيهات كل عام على إصلاحات الحفر.
يتم تطوير المادة ، المصنوعة من نفايات الكتلة الحيوية والمصممة باستخدام التعلم الآلي ، من قبل علماء من كلية كينغز كوليدج لندن ، وجامعة سوانسي ومؤسسة أبحاث في تشيلي ، وقد ثبت أنها تصلح الشقوق التي تتشكل بها بمفردها دون أي صيانة أو التدخل البشري.
يعمل الفريق أيضًا مع Google Cloud لتشغيل المحاكاة المتعلقة بكيفية تغير سلوك هذه المادة في ظل ظروف مختلفة ، بعد أن انضم أحد الباحثين الرئيسيين في هذا العمل إلى برنامج Google Cloud Research Innovators في عام 2022.
هذا البرنامج موجه نحو تزويد فرق البحث بالوصول إلى الموارد الفنية اللازمة لتسريع وتيرة الاكتشافات العلمية. وقد مكن الباحثون الباحثين من إلقاء بعض الضوء على الأسباب التي تجعل البيتومين ، وهو عنصر رئيسي في الإسفلت ، ويصلب وشقوق الأكسدة ، وكيف يمكن عكس هذه العملية لتخيل المادة معًا.
وقالت المجموعة في بيان “خلال البحث ، تم استخدام نوع من الذكاء الاصطناعي المعروف باسم التعلم الآلي لدراسة الجزيئات العضوية في السوائل المعقدة مثل البيتومين”. “طور الفريق نموذجًا جديدًا يعتمد على البيانات لتسريع عمليات المحاكاة الذرية ، وتحقيق الأبحاث في أكسدة البيتومين وتشكيل الكراك.”
يمكن أن تكون خصائص الشفاء الذاتي في الإسفلت ممكنة بإضافة مواد مسامية تُعرف باسم الجراثيم الأصغر من حبلا من الشعر ومليئة بالزيوت المعاد تدويرها ، والتي يتم إطلاقها عندما يبدأ الإسفلت في كسر ويمكن أن يعكس عملية التكسير. وقالت المجموعة: “في التجارب المعملية ، تبين أن هذه المادة الإسفلت المتقدمة تلتئم تمامًا” ميكروكراك “على سطحها في أقل من ساعة”.
وفقا للبيانات المشتركة في تقرير المسح السنوي لصيانة الطرق المحلية للسلطة المحلية، التي جمعها تحالف صناعة الإسفلت ، قيل إن الحفر كلفت مجالس المملكة المتحدة لمدة 143.5 جنيه إسترليني سنة لإصلاحها ، مع وجود طرق في إنجلترا وويلز تتطلب ما يقدر بنحو 16.3 مليار جنيه إسترليني من الاستثمار في الإجمالي.
فرانسيسكو مارتن مارتنز ، خبير في الكيمياء الحسابية في كلية كينغز وقالت لندن ، إن هذا العمل موجه نحو مساعدة الإسفلت “تقليد خصائص الشفاء التي لوحظت في الطبيعة” حيث تلتقي الحيوانات والأشجار المصابة بمرور الوقت كجزء من العمليات البيولوجية الطبيعية.
وقال: “إن إنشاء الأسفلت الذي يمكن أن يشفي نفسه سيزيد من متانة الطرق ويقلل من الحاجة إلى أن يملأ الناس الحفر”. “نحن نستخدم أيضًا مواد مستدامة في الأسفلت الجديد ، بما في ذلك نفايات الكتلة الحيوية. هذا سوف يقلل من اعتمادنا على البترول والموارد الطبيعية.
“نفايات الكتلة الحيوية متوفرة محليًا وفي كل مكان ، وهي رخيصة. إن إنتاج مواد البنية التحتية من الموارد المحلية مثل النفايات يقلل من الاعتماد على توافر البترول ، مما يساعد تلك المناطق في العالم التي تحد من الوصول إلى الأسفلت القائم على البترول. “
وقال خوسيه نورامبوينا–خبير في الإسفلت ذاتيا في جامعة سوانسي ، إن البحث يجمع بين الخبراء في مجموعة متنوعة من المجالات-بما في ذلك الهندسة المدنية والكيمياء وعلوم الكمبيوتر-لإيجاد حل لمشكلة الحفر.
وقال: “من خلال الجمع بين هذه المعرفة مع أدوات AI الحديثة في Google Cloud ، كنا نهدف إلى تعزيز فهمنا لقدرات الشفاء من Bitumen من خلال نهج التصميم الجزيئي من أسفل إلى أعلى”.
“نحن فخورون بتقدم تطور الأسفلت ذاتيًا باستخدام نفايات الكتلة الحيوية والذكاء الاصطناعي. يضع هذا النهج أبحاثنا في طليعة ابتكار البنية التحتية المستدامة ، مما يساهم في تطوير طرق صافية الصفر مع تعزيز المتانة. “
وأضاف Iain Burgess ، المملكة المتحدة ، قائد القطاع العام في Google Cloud: “من الملهم أن نرى كيف تقوم الفرق في Swansea و King’s College London بإلغاء تأمين قوة الأدوات القائمة على السحابة ، بما في ذلك Gemini و Vertex AI ، لقيادة المزيد العمليات الفعالة واكتشاف الخواص الكيميائية. “
