ИИ помог учёным разработать эффективную мембрану для опреснения воды
Команда учёных под руководством адъюнкт-профессора Амира Барати Фаримани из университета Карнеги — Меллона применила машинное обучение к задаче поиска идеальной мембраны для опреснения воды. Результаты их изысканий опубликованы в журнале npj 2D Materials and Applications Opens.
Во многих местах нашей планеты обеспечение доступа к питьевой воде представляет собой серьёзную проблему. Хотя водой покрыто порядка 71% поверхности Земли, более 2,5 млрд человек по меньшей мере раз в месяц испытывают трудности с доступом к питьевой воде. Проблема в том, что эта вода — солёная, и не годится для питья. Фаримани со своей командой решили подойти к решению этой проблемы со стороны улучшения качества фильтрующих мембран.
Как пояснил Фаримани, из воды требуется удалять крохотные ионы соли, а для этого воду нужно либо кипятить, испарять и потом конденсировать, или же проталкивать её через мембраны, оснащённые крохотными порами.
Идеальная мембрана должна быть толщиной в один атом — такой, как графен. Однако на эффективность мембраны в значительной мере влияет геометрия нанопор. На то, чтобы создать оптимальную конфигурацию этих отверстий, могут уйти года. Но это если решать задачу вручную.
Можно поступить иначе — создать компьютерную симуляцию, в которой ИИ будет по очереди удалять атомы из графеновой мембраны, и проверять, насколько улучшилась или ухудшилась её фильтрующая эффективность.
По словам Фаримани, учёные, применив ИИ, обнаружили, что геометрия оптимальных пор получается фрактальной — для улучшения процесса опреснения нужно увеличить отношение периметра к размеру поры.
Учёные надеются, что их открытие повлияет на технологии опреснения, разделения химических веществ, а также на нанотехнологии. Он говорит, что сейчас оптимизация подобных мембран отнимает слишком много времени и денег. ИИ же может подсчитать, какая мембрана даст наилучший результат по заданным параметрам, и сэкономит время на эксперименты.
При этом учёные оказались столь любезны, что поделились своим программным кодом и собранными с его помощью данными со всем миром.
