MIT-ov CrysVCD unapređuje AI dizajn stabilnih kristalnih materijala
Istraživači sa MIT-a predstavili su CrysVCD, okvir za generativni dizajn kristalnih materijala koji unapred primenjuje pravila o valentnim elektronima. U radu objavljenom u časopisu Nature Computational Science, pristup je ostvario 68 procenata mehaničke stabilnosti i 85 procenata metastabilnosti, dok je kod provere stabilnosti dinamike rešetke uspešan bio kod gotovo 70 procenata računarski generisanih materijala.
Alat kombinuje jezički model i modele zasnovane na difuziji. Jezički model najpre predlaže hemijski validne formule, a zatim difuzioni model iz formule gradi atomsku strukturu kristala u saradnji sa osnovnim modelom za generisanje materijala. Naziv CrysVCD označava crystal generator with valence-constrained design, odnosno generator kristala sa dizajnom ograničenim valencama.
Stabilnost se proverava pre skupog generisanja
Generativni modeli mogu da naprave milione predloga materijala za nekoliko minuta, ali veliki broj tih predloga nije hemijski stabilan. Zbog toga se uobičajeno dodaje računski sloj koji nakon generisanja izdvaja nestabilne kandidate. MIT navodi da provera stabilnosti može činiti oko 90 procenata računarskog troška potrebnog da se dođe do upotrebljivih materijala, a proces može trajati nedeljama ili mesecima.
CrysVCD menja redosled rada: hemijska ograničenja uvodi pre zahtevne faze generisanja strukture. Istraživači opisuju tipičan difuzioni postupak kao proces koji može zahtevati približno 1.000 koraka za jedan materijal, dok primena njihovog modela na početku može biti predstavljena sa pet koraka. U poređenju sa pristupima koji materijale filtriraju tek nakon nastanka, CrysVCD je stvarao stabilnije kandidate za red veličine efikasnije.
Ciljane osobine za čipove i hlađenje data centara
Tim je okvir primenio i za nalaženje kandidata sa visokom toplotnom provodljivošću i lakom polarizacijom u električnom polju. Te osobine su relevantne za poluprovodnike, dok se materijali sa velikom toplotnom provodljivošću razmatraju za odvođenje toplote iz data centara. U radu se navodi da 30 procenata energije u toj industriji odlazi na hlađenje.
Pristup nije namenjen svim vrstama materijala; najbolje radi sa čvrstim strukturama čiji je unutrašnji raspored visoko uređen. Ipak, osmišljen je kao dodatak različitim sadašnjim i budućim modelima za generisanje materijala, a ne kao zamena za jedan konkretan model.
Manji prag za istraživačke timove
Za kompanije i laboratorije najvažnija posledica je promena mesta na kome nastaje trošak: umesto masovne proizvodnje predloga i kasne eliminacije, stabilnost se usmerava već pri formiranju kandidata. To može biti naročito važno manjim timovima sa ograničenim računarskim resursima, kada traže kristalne materijale sa jasno određenim svojstvima i moraju pažljivo upravljati vremenom za validaciju.