AI يصنع خرسانة تُمتص فيها الكربون وتصمد لآلاف السنين

في ظل التحديات البيئية المتصاعدة، أدى التفكير في تأثيرات حرائق يناير في لوس أنجلوس إلى تعاون جديد بين خبراء من جامعة USC Viterbi School of Engineering، حيث طوّروا نموذجًا ذكاء اصطناعيًا مبتكرًا يُعرف باسم "Allegro-FM"، يمكنه محاكاة سلوك مليارات الذرات في آنٍ واحد، مما يفتح آفاقًا جديدة في تصميم المواد. الهدف الأساسي من المشروع هو تطوير خرسانة قادرة على امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، مما يجعلها "خرسانة محايدة كربونية". وبحسب البروفيسور أييتشيرو ناكانو، يمكن وضع ثاني أكسيد الكربون داخل الخرسانة، مما يقلل من الانبعاثات ويجعلها تُخزن الكربون بدلًا من إصداره. يُعتبر إنتاج الخرسانة من أبرز مصادر الانبعاثات الكربونية، حيث يساهم بنسبة تصل إلى 8% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية. لكن النموذج الجديد يُظهر إمكانية تحويل الخرسانة إلى "مصدر لامتصاص الكربون"، بدلًا من أن تكون مجرد مصدر للانبعاثات. وقد تم تحقق هذه الفكرة من خلال محاكاة أربعة مليار ذرة بنجاح بنسبة 97.5% على حاسوب "أوريور" العملاق في مختبر أرجلون الوطني، مما يمثل قدرات حسابية تفوق الطرق التقليدية بعشرة أضعاف. النموذج يغطي 89 عنصرًا كيميائيًا ويمكنه توقع سلوك الجزيئات، مما يفتح المجال لتطبيقات واسعة من تفاعلات الخرسانة إلى تخزين الكربون. كما أن الخرسانة التقليدية تُعتبر مادة مقاومة للحريق، لكنها لا تدوم طويلًا، حيث تصل مدة عمرها إلى 100 عام فقط، بينما استطاع الخرسانة الرومانية القديمة أن تدوم أكثر من 2000 عام. وبحسب ناكانو، فإن إدخال ثاني أكسيد الكربون يُشكل طبقة كربونية تجعل الخرسانة أكثر متانة وقوة. يُعد هذا التطور مفيدًا ليس فقط للبيئة، بل أيضًا لتحسين خصائص الخرسانة المادية. حيث يُمكن لـ "Allegro-FM" محاكاة خصائصها الميكانيكية والهيكلية بسرعة ودقة، مما يقلل من الحاجة إلى تجارب مكلفة في الواقع. وبدلاً من استخدام معادلات رياضية معقدة لمحاكاة سلوك الذرات، أصبح بإمكان الباحثين الآن استخدام نماذج تعلم آلي لتحليل البيانات وتقديم نتائج دقيقة بأقل موارد حسابية. يقول نومورا: "النموذج الجديد يُحدث تغييرًا كبيرًا في طريقة عملنا، حيث يُسهل العمليات ويُقلل من الوقت والتكاليف". وقد أشار إلى أن هذا النموذج يمكنه محاكاة مواد مختلفة، مثل الزجاج السيليكي أو جزيئات الأدوية، دون الحاجة إلى معادلات منفصلة لكل عنصر. تُعد هذه الدراسة من أحدث المنشورات في مجلة "The Journal of Physical Chemistry Letters"، وتم تضمينها كصورة غلاف للنشرة. يرى الباحثون أن العمل لا يزال في مراحله الأولى، وأنهم يخططون لتطوير هياكل أكثر تعقيدًا وتطبيقات جديدة. يُعد "Allegro-FM" خطوة كبيرة نحو تطوير مواد مبتكرة تدعم الاستدامة البيئية وتُحسن من خصائص البناء.