Καθώς οι Ηνωμένες Πολιτείες επιδιώκουν να περιορίσουν την εξάρτησή τους από την Κίνα για την προμήθεια κρίσιμων ορυκτών, η Radical AI, με έδρα τη Νέα Υόρκη, ακολουθεί μια διαφορετική προσέγγιση για την εξασφάλιση στρατηγικών υλικών: αξιοποιεί την τεχνητή νοημοσύνη για την ανάπτυξη νέων κραμάτων που απαιτούν μικρότερες ποσότητες μετάλλων με περιορισμένη διαθεσιμότητα.
Η εταιρεία έχει αναπτύξει μια πλατφόρμα αυτόνομου εργαστηρίου, η οποία συνδυάζει τεχνητή νοημοσύνη και ρομποτική για τον σχεδιασμό, την παραγωγή και τη δοκιμή προηγμένων υλικών. Σύμφωνα με την ίδια, η καινοτομία αυτή περιορίζει δραστικά τον χρόνο που απαιτείται για την ανακάλυψη νέων κραμάτων, τα οποία προορίζονται για την αεροδιαστημική βιομηχανία, την άμυνα και άλλες βιομηχανικές εφαρμογές.
Τον Σεπτέμβριο, η Radical AI συνεργάστηκε με τα Εθνικά Εργαστήρια Sandia (Sandia National Laboratories), με αντικείμενο τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ μετάλλων και υδρογόνου, καθώς και την ανακάλυψη νέων υλικών που θα μπορούν να διαχωρίζουν το υδρογόνο από ρεύματα αποβλήτων αερίων.
Από τις εγκαταστάσεις της στο Brooklyn Navy Yard, η εταιρεία έχει ήδη παρουσιάσει μια διαδικασία ανακάλυψης κραμάτων μέσω της οποίας παρήγαγε 300 νέες συνθέσεις σε περίπου 16 εβδομάδες, όπως δήλωσε ο διευθύνων σύμβουλος της Radical AI, Τζόζεφ Φράουζ, σε συνέντευξή του στο MINING.COM.
Το εγχείρημα υποστηρίζεται από τις RTX και Nvidia και, σύμφωνα με την εταιρεία, θα μπορούσε να προσφέρει στους Αμερικανούς κατασκευαστές έναν επιπλέον τρόπο αντιμετώπισης των ευπαθειών στις εφοδιαστικές αλυσίδες, μέσω του επανασχεδιασμού υλικών με βάση στοιχεία που είναι ευκολότερο να εξασφαλιστούν.
«Εάν διαθέτεις ένα σύστημα που μπορεί να σχεδιάζει νέα υλικά με βάση τους περιορισμούς που του θέτεις και υπάρχουν ήδη υλικά που αντιμετωπίζουν πραγματικούς περιορισμούς στην εφοδιαστική αλυσίδα, μπορούμε να συμβάλουμε στην επίλυση αυτού του προβλήματος», ανέφερε ο Φράουζ.
«Μπορούμε να σχεδιάσουμε νέα υλικά που λαμβάνουν υπόψη αυτούς τους περιορισμούς, διατηρώντας παράλληλα τη λειτουργία ή το σύνολο ιδιοτήτων που απαιτείται για μια συγκεκριμένη εφαρμογή».
Νέες συνθέσεις με μικρότερη εξάρτηση από κρίσιμα ορυκτά
Μεγάλο μέρος της στρατηγικής της Ουάσιγκτον για τα κρίσιμα ορυκτά επικεντρώνεται στην επέκταση της εγχώριας εξορυκτικής δραστηριότητας, της επεξεργασίας και της διύλισης, με στόχο τη μείωση της εξάρτησης από ξένους προμηθευτές.
Η Radical AI δραστηριοποιείται σε μεταγενέστερο στάδιο της αλυσίδας αξίας, αξιοποιώντας ήδη επεξεργασμένα μέταλλα για την ανάπτυξη προηγμένων υλικών που ανταποκρίνονται σε συγκεκριμένες βιομηχανικές απαιτήσεις.
Η εταιρεία δεν ασχολείται με την εξόρυξη ή την επεξεργασία ορυκτών. Αντίθετα, η τεχνολογία της εντοπίζει συνδυασμούς στοιχείων που μπορούν να προσφέρουν τις επιθυμητές ιδιότητες σε ένα υλικό, περιορίζοντας παράλληλα την έκθεση σε μέταλλα των οποίων η προμήθεια αντιμετωπίζει περιορισμούς.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το άφνιο, ένα στρατηγικής σημασίας στοιχείο που χρησιμοποιείται σε κράματα υψηλών θερμοκρασιών για εφαρμογές στην αεροδιαστημική και την άμυνα.
Η Radical AI υποστηρίζει ότι έχει αναπτύξει με επιτυχία κράματα υψηλών επιδόσεων για περιβάλλοντα ακραίων θερμοκρασιών, τα οποία περιέχουν ελάχιστο άφνιο ή, σε ορισμένες περιπτώσεις, σχεδόν καθόλου.
«Το άφνιο είναι ένα από τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα του οποίου η εφοδιαστική αλυσίδα ελέγχεται σε μεγάλο βαθμό από την Κίνα και αποτελεί παράγοντα κινδύνου για το υπουργείο Πολέμου, καθώς και για τις Ηνωμένες Πολιτείες και τους συμμάχους τους», δήλωσε ο Φράουζ.
Η τεχνολογία επιτρέπει στους κατασκευαστές να καθορίζουν ποια στοιχεία πρέπει να αποκλειστούν από τη σύνθεση ενός νέου υλικού, χωρίς να υποβαθμίζονται οι απαιτούμενες ιδιότητες αντοχής, ανθεκτικότητας και αντίστασης στη θερμότητα και την οξείδωση.
«Αναμειγνύουμε τα συστατικά μεταξύ τους, δεν αλλάζουμε τα ίδια τα συστατικά», ανέφερε ο Φράουζ. «Χρησιμοποιούμε όσα είναι διαθέσιμα. Αυτό που μπορούμε πλέον να αποφασίσουμε είναι ποια συστατικά θα περιλαμβάνονται στον κατάλογο».
Η συγκεκριμένη προσέγγιση θα μπορούσε να βοηθήσει τη βιομηχανία να αναπτύξει εναλλακτικές λύσεις αντί κραμάτων που περιέχουν μέταλλα ευάλωτα σε περιορισμούς εξαγωγών, γεωπολιτικές εντάσεις ή χαμηλή εγχώρια παραγωγή.
Μικρότεροι χρόνοι στην ανάπτυξη νέων υλικών
Η παραδοσιακή εξορυκτική δραστηριότητα μπορεί να χρειαστεί 10 έως 15 χρόνια από την ανακάλυψη ενός κοιτάσματος μέχρι την έναρξη της παραγωγικής λειτουργίας, ενώ το κόστος για ένα μόνο σύστημα υλικών μπορεί να ξεπεράσει τα 100 εκατ. δολάρια.
Η χρονοβόρα και δαπανηρή αυτή διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα πολλοί κατασκευαστές της αεροδιαστημικής και της αμυντικής βιομηχανίας να εξακολουθούν να βασίζονται σε κράματα που αναπτύχθηκαν πριν από δεκαετίες.
«Πολλά από τα προηγμένα υλικά που χρησιμοποιούνται σήμερα, τα δομικά μέταλλα που αξιοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές, είναι παλιά. Σε ορισμένες περιπτώσεις έχουν αναπτυχθεί πριν από 20, 30, 40 ή ακόμη και 50 χρόνια», σημείωσε ο Φράουζ.
Η Radical AI εκτιμά ότι οι αυτόνομες δοκιμές μπορούν να μειώσουν σημαντικά τους χρόνους ανάπτυξης, συνδυάζοντας τον σχεδιασμό υλικών μέσω τεχνητής νοημοσύνης με την πειραματική αξιολόγησή τους σε πραγματικές συνθήκες.
Μόλις το σύστημα εντοπίσει μια πολλά υποσχόμενη σύνθεση, σχεδιάζει μια σειρά πειραμάτων για τη σύνθεση και την αξιολόγηση του κράματος.
Στη συνέχεια, το εργαστήριο παράγει ένα φυσικό δείγμα βάρους περίπου 50 έως 200 γραμμαρίων και αναλύει τη χημική του σύνθεση, τη δομή των κόκκων και τις μηχανικές του ιδιότητες.
Οι δοκιμές μπορεί να περιλαμβάνουν μετρήσεις σκληρότητας και αντοχής σε εφελκυσμό, καθώς και αξιολόγηση της συμπεριφοράς του υλικού σε υψηλές θερμοκρασίες, ακόμη και σε συνθήκες που σχετίζονται με υπερηχητικές εφαρμογές.
Τα δεδομένα που προκύπτουν επιστρέφουν στα μοντέλα μηχανικής μάθησης, τα οποία αξιοποιούν τα αποτελέσματα για τη βελτίωση των επόμενων πειραμάτων.
«Συγκεντρώνουμε όλα αυτά τα δεδομένα, τα αναλύουμε με τη χρήση μηχανικής μάθησης και στη συνέχεια τα τροφοδοτούμε ξανά στον κύκλο σχεδιασμού», εξήγησε ο Φράουζ.
«Αυτό το ονομάζουμε κύκλο ενεργητικής μάθησης (active learning loop), ώστε την επόμενη φορά που θα δημιουργήσω ένα νέο κράμα να λαμβάνω υπόψη τα προηγούμενα αποτελέσματα κατά τη διαδικασία σχεδιασμού».
Με τη συνεχή ενσωμάτωση των πειραματικών αποτελεσμάτων στα μοντέλα της, η Radical AI επιδιώκει να επιταχύνει τη διαδικασία διαδοχικών δοκιμών που παραδοσιακά πραγματοποιείται από τους επιστήμονες υλικών.
Μακροπρόθεσμος στόχος της εταιρείας είναι να περιορίσει τους χρόνους ανάπτυξης νέων υλικών από δεκαετίες σε μόλις λίγα χρόνια.
«Με απλά λόγια, παίρνεις μια διαδικασία ανάπτυξης 20 ετών και τη μειώνεις σε ένα, δύο ή τρία χρόνια», ανέφερε.
Ένα διαφορετικό μοντέλο για την αεροδιαστημική και την άμυνα
Πέρα από την επιτάχυνση της ανακάλυψης νέων υλικών, η Radical AI εκτιμά ότι η τεχνολογία της θα μπορούσε να αλλάξει και τον τρόπο με τον οποίο οι κατασκευαστές σχεδιάζουν τα προϊόντα τους.
Αντί να επιλέγουν ανάμεσα σε ήδη διαθέσιμα κράματα, οι εταιρείες θα μπορούν να αναπτύσσουν υλικά ειδικά προσαρμοσμένα στις απαιτήσεις νέων αεροσκαφών, κινητήρων, αμυντικών συστημάτων και βιομηχανικού εξοπλισμού.
Η προσέγγιση αυτή, γνωστή ως παράλληλη μηχανική σχεδίαση (concurrent engineering), επιτρέπει την ανάπτυξη των υλικών ταυτόχρονα με τον σχεδιασμό του τελικού προϊόντος.
«Την ώρα που σχεδιάζω το νέο μου αεροσκάφος, σχεδιάζω και τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν σε αυτό», δήλωσε ο Φράουζ.
«Αυτό δεν συμβαίνει σήμερα στον τομέα των κραμάτων».
Η εταιρεία υποστηρίζει ότι η ανάπτυξη κραμάτων ειδικά σχεδιασμένων για κάθε εφαρμογή θα μπορούσε να οδηγήσει σε βελτιώσεις επιδόσεων που είναι δύσκολο να επιτευχθούν με τα συμβατικά υλικά.
Παράλληλα, θα επέτρεπε στους κατασκευαστές να λαμβάνουν υπόψη τη διαθεσιμότητα κρίσιμων ορυκτών από τα πρώτα στάδια ανάπτυξης ενός προϊόντος, αντί να έρχονται αντιμέτωποι με περιορισμούς στην εφοδιαστική αλυσίδα αφού έχουν ήδη οριστικοποιήσει τον σχεδιασμό του.
Η πλατφόρμα αποτελεί το εμπορικό προϊόν, όχι η παραγωγή κραμάτων
Η Radical AI ιδρύθηκε τον Ιανουάριο του 2024 και έχει ήδη διαθέσει εμπορικά την πλατφόρμα αυτόνομου εργαστηρίου, ενώ αναφέρει ότι διαθέτει πελάτες που πληρώνουν για τη χρήση της.
Σε αντίθεση με έναν συμβατικό παραγωγό μετάλλων, η εταιρεία δεν κατασκευάζει εμπορικές ποσότητες κραμάτων ούτε συνάπτει συμφωνίες μακροχρόνιας προμήθειας (offtake agreements).
Αντίθετα, οι πελάτες χρησιμοποιούν την τεχνολογία της για να επιταχύνουν την ανακάλυψη νέων υλικών, διατηρώντας παράλληλα τη δυνατότητα κατοχύρωσης των δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας στις συνθέσεις που αναπτύσσονται μέσω της πλατφόρμας.
«Το προϊόν μας είναι η πλατφόρμα, το αυτόνομο εργαστήριο. Αυτό έχουμε διαθέσει εμπορικά και αυτό είναι που ήδη χρησιμοποιούν οι πελάτες μας», δήλωσε ο Φράουζ, προσθέτοντας: «Δεν αναλαμβάνουμε συμβόλαια προμήθειας των υλικών».
Η εταιρεία παραμένει επικεντρωμένη στην ανακάλυψη νέων συνθέσεων και όχι στη βιομηχανική παραγωγή τους σε μεγάλη κλίμακα. Αυτό σημαίνει ότι τα κράματα που παρουσιάζουν προοπτικές θα πρέπει να περάσουν από πρόσθετα στάδια ανάπτυξης και πιστοποίησης προτού χρησιμοποιηθούν σε εμπορικές εφαρμογές.
Η διάκριση αυτή είναι ιδιαίτερα σημαντική για την αεροδιαστημική και την αμυντική βιομηχανία, όπου τα υλικά πρέπει να πληρούν αυστηρές προδιαγραφές ασφάλειας, επιδόσεων και αξιοπιστίας.
Παρότι η ανακάλυψη υλικών με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης δεν πρόκειται να εξαλείψει την ανάγκη εξόρυξης και διύλισης κρίσιμων ορυκτών, η Radical AI θεωρεί ότι μπορεί να προσφέρει στους κατασκευαστές μεγαλύτερη ευελιξία στην επιλογή των μετάλλων που χρησιμοποιούνται σε προηγμένες εφαρμογές.
Για τον εξορυκτικό κλάδο, η εμφάνιση τεχνολογιών υποκατάστασης υλικών θα μπορούσε μακροπρόθεσμα να επηρεάσει τη ζήτηση για ορισμένα κρίσιμα μέταλλα, ακόμη και καθώς νέες βιομηχανικές εφαρμογές δημιουργούν ευκαιρίες για άλλα.
«Είναι ο τρόπος με τον οποίο διεξάγουμε την επιστημονική έρευνα που θα επηρεάσει συνολικά τον κλάδο των υλικών», κατέληξε ο Φράουζ. «Πρόκειται για έναν νέο τρόπο επιστημονικής ανακάλυψης».
www.worldenergynews.gr
