আমাদের বাড়ির কংক্রিটের কল্পনা করুন এবং সেতুগুলি কেবল সময় এবং প্রাকৃতিক দুর্যোগের বিরোধীদের প্রতিরোধ করে না দাবানলের তীব্র উত্তাপের মতো নয়, সক্রিয়ভাবে বায়ুমণ্ডল থেকে কার্বন ডাই অক্সাইডকে সক্রিয়ভাবে স্ব-নিরাময় বা ক্যাপচার করে।
এখন, ইউএসসি ভিটারবি স্কুল অফ ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের গবেষকরা একটি বিপ্লবী এআই মডেল তৈরি করেছেন যা একই সাথে কোটি কোটি পরমাণুর আচরণকে অনুকরণ করতে পারে, অভূতপূর্ব স্কেলগুলিতে উপকরণ নকশা এবং আবিষ্কারের জন্য নতুন সম্ভাবনা খোলার জন্য।
বিশ্বের জলবায়ুর বর্তমান অবস্থা একটি মারাত্মক। বর্বর খরা, বাষ্পীভবন হিমবাহ এবং আরও বিপর্যয়কর হারিকেন, বৃষ্টিপাত এবং দাবানলগুলি প্রতি বছর আমাদের ধ্বংস করে দেয়। গ্লোবাল ওয়ার্মিংয়ের একটি প্রধান অবদানকারী হ’ল বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইডের ধ্রুবক নির্গমন।
কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান এবং জ্যোতির্বিজ্ঞানের ইউএসসি ভিটারবি অধ্যাপক এবং পরিমাণগত ও গণনামূলক জীববিজ্ঞানের অধ্যাপক আইচিরো নাকানো লস অ্যাঞ্জেলেসে জানুয়ারীর বুনো আগুনের পরে এই বিষয়গুলি নিয়ে চিন্তাভাবনা করছিলেন। সুতরাং, তিনি দীর্ঘকালীন অংশীদার কেন-ইচি নুমুরার কাছে পৌঁছেছিলেন, ইউএসসি ভিটারবিআই কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যান্ড ম্যাটারিয়াল সায়েন্স অনুশীলনের অধ্যাপক, যার সাথে তিনি 20 বছরেরও বেশি সময় ধরে সহযোগিতা করছেন।
এই বিষয়গুলি একসাথে নিয়ে আলোচনা করা তাদের নতুন প্রকল্পটি ছড়িয়ে দিতে সহায়তা করেছে: অ্যালেগ্রো-এফএম, একটি কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা-চালিত সিমুলেশন মডেল। অ্যালেগ্রো-এফএম একটি চমকপ্রদ তাত্ত্বিক আবিষ্কার করেছে: কংক্রিট তৈরির প্রক্রিয়াতে নির্গত কার্বন ডাই অক্সাইড পুনরায় দখল করা এবং এটি কংক্রিটের মধ্যে ফিরিয়ে দেওয়া সম্ভব যা এটি উত্পাদন করতে সহায়তা করে।
“আপনি কেবল সিও 2 কংক্রিটের ভিতরে রাখতে পারেন এবং তারপরে এটি একটি কার্বন-নিরপেক্ষ কংক্রিট তৈরি করে,” নাকানো বলেছিলেন।
কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যান্ড মেটেরিয়ালস সায়েন্সের ইউএসসি ভিটারবি অধ্যাপক প্রিয়া বাশিষ্ঠের সাথে নাকানো এবং নুমুরা এবং ফিজিক্স এবং জ্যোতির্বিজ্ঞানের ইউএসসি অধ্যাপক রাজীব কালিয়া, তারা “সিও 2 সিকোয়েস্টেশন” বা কার্বন ডাই অক্সাইডকে পুনর্নির্মাণের প্রক্রিয়া এবং এটি একটি চ্যালেঞ্জিং প্রসেসের প্রক্রিয়া নিয়ে গবেষণা করছেন।
একসাথে কোটি কোটি পরমাণু অনুকরণ করে, অ্যালেগ্রো-এফএম ব্যয়বহুল রিয়েল-ওয়ার্ল্ড পরীক্ষার আগে বিভিন্ন কংক্রিট কেমিস্ট্রিগুলি কার্যত পরীক্ষা করতে পারে। এটি কংক্রিটের বিকাশকে ত্বরান্বিত করতে পারে যা কেবল একটি কার্বন উত্সের চেয়ে কার্বন সিঙ্ক হিসাবে কাজ করে – কংক্রিট উত্পাদন বর্তমানে গ্লোবাল সিও 2 নির্গমনের প্রায় 8% হিসাবে বিবেচিত।
ব্রেকথ্রুটি মডেলের স্কেলিবিলিটিতে রয়েছে। যদিও বিদ্যমান আণবিক সিমুলেশন পদ্ধতিগুলি হাজার হাজার বা কয়েক মিলিয়ন অণুযুক্ত সিস্টেমগুলির মধ্যে সীমাবদ্ধ, অ্যালেগ্রো-এফএম আর্গোন জাতীয় পরীক্ষাগারে অররা সুপার কমপিউটারে চার বিলিয়ন পরমাণুর অনুকরণ করার সময় 97.5% দক্ষতা প্রদর্শন করেছিল।
এটি প্রচলিত পদ্ধতির চেয়ে প্রায় 1000 গুণ বড় গণনার ক্ষমতা উপস্থাপন করে।
মডেলটিতে 89 টি রাসায়নিক উপাদানও রয়েছে এবং সিমেন্টের রসায়ন থেকে কার্বন স্টোরেজ পর্যন্ত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আণবিক আচরণের পূর্বাভাস দিতে পারে।
“কংক্রিটটিও একটি খুব জটিল উপাদান It এটি অনেকগুলি উপাদান এবং বিভিন্ন পর্যায় এবং ইন্টারফেস নিয়ে গঠিত So তাই, tradition তিহ্যগতভাবে, কংক্রিটের উপাদানগুলির সাথে জড়িত ঘটনাগুলির অনুকরণ করার কোনও উপায় আমাদের ছিল না। তবে এখন আমরা যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য (এবং) কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যগুলি অনুকরণ করতে এই অ্যালেগ্রো-এফএম ব্যবহার করতে পারি,” নোমুরা বলেছিলেন।
কংক্রিট একটি আগুন-প্রতিরোধী উপাদান, এটি জানুয়ারীর দাবানলগুলির প্রেক্ষিতে এটি একটি আদর্শ বিল্ডিং পছন্দ করে তোলে। তবে কংক্রিট উত্পাদনও কার্বন ডাই অক্সাইডের একটি বিশাল নির্গমনকারী, এটি লস অ্যাঞ্জেলেসের মতো শহরে বিশেষত পরিবেশগত সমস্যা সম্পর্কিত। তাদের অনুকরণগুলিতে, অ্যালেগ্রো-এফএমকে কার্বন নিরপেক্ষ হিসাবে দেখানো হয়েছে, এটি অন্যান্য কংক্রিটের চেয়ে ভাল পছন্দ করে তোলে।
এই ব্রেকথ্রুটি কেবল একটি সমস্যা সমাধান করে না। আধুনিক কংক্রিট গড়ে প্রায় 100 বছর স্থায়ী হয়, যেখানে প্রাচীন রোমান কংক্রিটটি 2,000 বছরেরও বেশি সময় ধরে স্থায়ী হয়েছে। তবে সিও 2 এর পুনর্নির্মাণও এটি সহায়তা করতে পারে।
“আপনি যদি সিও 2 রাখেন, তথাকথিত ‘কার্বনেট স্তর’, এটি আরও দৃ ust ় হয়ে যায়,” নাকানো বলেছিলেন।
অন্য কথায়, অ্যালেগ্রো-এফএম একটি কার্বন-নিরপেক্ষ কংক্রিটের অনুকরণ করতে পারে যা আজকাল সাধারণত 100 বছরের কংক্রিটের চেয়ে বেশি দীর্ঘস্থায়ী হতে পারে। এখন এটি এটি তৈরির বিষয়।
পর্দার পিছনে
অধ্যাপকরা এআই কীভাবে তাদের জটিল কাজের ত্বরণকারী হয়েছিলেন তার প্রশংসা নিয়ে অ্যালেগ্রো-এফএমের বিকাশের নেতৃত্ব দিয়েছিলেন। সাধারণত, পরমাণুর আচরণের অনুকরণ করার জন্য, অধ্যাপকদের গাণিতিক সূত্রগুলির একটি সুনির্দিষ্ট সিরিজের প্রয়োজন হবে – বা নুমুরা তাদের বলেছিলেন, “গভীর, গভীর কোয়ান্টাম মেকানিক্স ঘটনা”।
তবে গত দু’বছর দুটি গবেষণার উপায় বদলেছে।
“এখন, এই মেশিন-লার্নিং এআই যুগান্তকারী কারণে, এই সমস্ত কোয়ান্টাম মেকানিক্সকে স্ক্র্যাচ থেকে প্রাপ্ত করার পরিবর্তে, গবেষকরা একটি প্রশিক্ষণ সেট তৈরি করার (সেই) পদ্ধতি গ্রহণ করছেন এবং তারপরে মেশিন লার্নিং মডেলটি চালাতে দিচ্ছেন,” নুমুরা বলেছিলেন। এটি অধ্যাপকদের প্রক্রিয়াটিকে আরও দ্রুততর পাশাপাশি এর প্রযুক্তি ব্যবহারে আরও দক্ষ করে তোলে।
অ্যালেগ্রো-এফএম পরমাণুর মধ্যে “ইন্টারঅ্যাকশন ফাংশনগুলি” সঠিকভাবে পূর্বাভাস দিতে পারে-অন্য কথায়, পরমাণু কীভাবে প্রতিক্রিয়া দেখায় এবং একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে। সাধারণত, এই ইন্টারঅ্যাকশন ফাংশনগুলির জন্য প্রচুর পৃথক সিমুলেশন প্রয়োজন।
তবে এই নতুন মডেল এটি পরিবর্তন করে। মূলত, পর্যায় সারণির মধ্যে পৃথক উপাদানগুলির জন্য বিভিন্ন সমীকরণ ছিল, এই উপাদানগুলির জন্য বেশ কয়েকটি অনন্য ফাংশন সহ। এআই এবং মেশিন-লার্নিংয়ের সাহায্যে, যদিও আমরা এখন পৃথক সূত্রের প্রয়োজনীয়তা ছাড়াই একই সময়ে প্রায় পুরো পর্যায় সারণির সাথে এই ইন্টারঅ্যাকশন ফাংশনগুলি অনুকরণ করতে পারি।
নুমুরা বলেছিলেন, “traditional তিহ্যবাহী পদ্ধতির একটি নির্দিষ্ট উপকরণগুলির অনুকরণ করা।
এই নতুন সিস্টেমটি প্রযুক্তির দিক থেকেও অনেক বেশি দক্ষ, এআই মডেলগুলি প্রচুর সুনির্দিষ্ট গণনা তৈরি করে যা একটি বৃহত সুপার কম্পিউটার দ্বারা সম্পন্ন করা হত, কাজগুলি সহজতর করে এবং আরও উন্নত গবেষণার জন্য সেই সুপার কমপুটারের সংস্থানগুলি মুক্ত করে।
“(এআই করতে পারে) অনেক, অনেক ছোট কম্পিউটিং সংস্থান সহ কোয়ান্টাম যান্ত্রিক নির্ভুলতা অর্জন করতে পারে,” নাকানো বলেছিলেন।
নুমুরা এবং নাকানো বলেছেন যে তাদের কাজ শেষ নয়।
নুমুরা বলেছিলেন, “আমরা অবশ্যই এই কংক্রিট অধ্যয়ন গবেষণা চালিয়ে যাব, আরও জটিল জ্যামিতি এবং পৃষ্ঠতল তৈরি করব।”
এই গবেষণা সম্প্রতি প্রকাশিত হয়েছিল শারীরিক রসায়ন চিঠি জার্নাল এবং জার্নালের কভার ইমেজ হিসাবে প্রদর্শিত হয়েছিল।