AI模型Allegro-FM助力开发碳中和混凝土，有望减少全球CO2排放并延长建筑寿命

核心人物与团队 美国南加州大学（USC Viterbi 工程学院）的研究人员开发了一种革命性的 AI 模型——Allegro-FM，该模型可以在虚拟环境中同时模拟数十亿个原子的行为，从而加速材料设计和发现。核心人物包括 Aiichiro Nakano 教授（计算机科学、物理、天文学和定量计算生物学）、Ken-Ichi Nomura 教授（化学工程和材料科学实践）、Priya Vashishta 教授（化学工程和材料科学）以及 Rajiv Kalia 教授（物理和天文学）。 起因与背景 全球气候变化的严峻形势引发了研究团队的关注。特别是洛杉矶一月发生的野火，促使 Nakano 教授与长期合作伙伴 Nomura 教授共同探讨如何通过科技创新解决环境问题。他们意识到，混凝土生产过程中会产生大量二氧化碳，约占全球排放量的 8%，而这一过程亟需改进以实现碳中和。 突破与进展 Allegro-FM 的突破在于其可扩展性和效率。传统分子模拟方法只能处理数千到数百万个原子的系统，而 Allegro-FM 在 Aurora 超级计算机上模拟了超过四亿个原子，效率达到 97.5%，这比传统方法提高了大约 1000 倍。该模型可以预测 89 种化学元素之间的分子行为，覆盖从水泥化学到碳存储的多个应用领域。 关键发现与应用 研究团队通过 Allegro-FM 发现，不仅可以将混凝土生产过程中排放的二氧化碳重新捕获并储存在混凝土中，从而实现碳中和，还可以通过这种方式使混凝土材料更加坚固，延长其使用寿命。现代混凝土平均寿命约为 100 年，而古罗马混凝土已存续超过 2000 年，表明这种方法在提高材料耐久性方面具有巨大潜力。此外，混凝土由于其防火性能，成为灾害频发地区的理想建筑材料，但在生产和使用过程中如何减少碳排放是一个亟待解决的问题。 下一步研究 研究人员表示，他们的工作远未结束。未来，他们将进一步完善 Allegro-FM 模型，探索更复杂的几何形状和表面，以优化碳中和混凝土的设计和制造。这个项目的成功不仅有助于应对全球气候变暖，还能推动建筑材料的技术创新，提高建筑的安全性和持久性。 业内评价与公司背景 业内人士认为，Allegro-FM 的出现为材料科学领域的研究带来了一场革命。它不仅大幅提升了模拟的规模和精度，还简化了复杂的量子力学计算，节省了大量计算资源。南加州大学在计算科学和材料研究方面拥有国际领先的地位，此次突破进一步巩固了其在全球学术界的影响力。这一成果有望在未来几年内转化为实际应用，为建筑业带来重大变革。