МОСКВА, 31 марта. /ТАСС/. Российские ученые разработали основанный на базе ИИ подход, который упрощает и ускоряет моделирование формирования трещин внутри металлов и сплавов на уровне отдельных атомарных связей и на более крупных масштабах. Об этом сообщила пресс-служба "Сколтеха" (входит в группу ВЭБ.РФ).
"Метод открывает новые возможности для моделирования трения, разрушения и других процессов, где нужно одновременно видеть и атомный механизм, и общую картину. Он также может быть использован и для обратной инженерии - подбора атомарной структуры для получения нужных свойств материалов на макроуровне", - заявил профессор "Сколтеха" Николай Бриллиантов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как объясняют ученые, полное понимание того, как протекает процесс формирования трещин, требует моделирования разрыва отдельных атомарных связей, происходящих на самом острие трещины. Расчеты такого рода требуют огромных количеств вычислительных ресурсов при их проведении для реалистичных моделей материалов, из-за чего эта задача оставалась непосильной даже для современных суперкомпьютеров.
"Мы разработали гибридный подход, в котором материал делится на две зоны. Там, где происходят определяющие процессы, например, в зоне контакта частиц или острия растущей трещины, сохраняется атомарное описание. Все остальное пространство заполняется так называемыми квазиатомами - укрупненными частицами, которые могут быть в сотни и даже тысячи раз больше настоящих атомов", - пояснил исследователь из "Сколтеха" Артем Чупров, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отметил Чупров, квазиатомы ведут себя как единое целое и подчиняются тем же законам молекулярной динамики, как и их полноценные виртуальные аналоги, однако при этом их использование позволяет существенно упростить вычисления. Для этого ученые создали особый алгоритм ИИ, который автоматически настраивает взаимодействие квазиатомов так, чтобы упругие свойства гибридной модели в точности повторяли эталонные параметры, полученные из полноатомного моделирования.
В качестве демонстрации работы этого подхода исследователи просчитали при его помощи последствия столкновения микрочастиц меди и кремния радиусом в доли микрометра, что невозможно сделать при помощи уже существующих вычислительных методов. Эти расчеты помогли ученым раскрыть неточности в предсказаниях теории сплошной среды, что поможет более точно просчитывать свойства материалов в ближайшем будущем, подытожили профессор Бриллиантов и его коллеги.