NEC Laboratories Europe พัฒนาการออกแบบวัสดุด้วยแพลตฟอร์ม MateriAI ที่ใช้ AI

NEC Laboratories Europe และ NEC Laboratories America ได้พัฒนา MateriAI ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มการออกแบบวัสดุที่ใช้ AI เพื่อช่วยเร่งการพัฒนาวัสดุใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ในการออกแบบแพลตฟอร์มต้นแบบเริ่มแรกนั้น ก็เพื่อมุ่งเอาชนะอุปสรรคสำคัญในการสร้างโพลิเมอร์สังเคราะห์อินทรีย์และชีวภาพ เช่น ยาง และพลาสติก

MateriAI ใช้โมเดลภาษาขนาดใหญ่บนฐานเนื้อหาทางโพลิเมอร์ที่สร้างขึ้นตามจุดประสงค์ในการรวบรวมข้อมูลโพลิเมอร์ จากนั้นใช้การเรียนรู้ของเครื่องในทางฟิสิกส์เพื่อจับความซับซ้อน รวมถึงโครงสร้างระดับไมโครและระดับมหภาคของโพลิเมอร์ ซึ่งโมเดลภาษาขนาดใหญ่ของแพลตฟอร์มจะได้รับการฝึกด้วยแหล่งข้อมูลจำนวนมากเพื่อรวบรวมและเชื่อมโยงความรู้ด้านวัสดุ ข้อมูลการออกแบบที่สำคัญ และกระบวนการต่างๆ ที่จะช่วยเพิ่มคุณค่าให้กับข้อมูลที่ใช้สำหรับการออกแบบวัสดุใหม่อย่างมาก

Koichi Funaya หัวหน้าสถาปนิกด้านเทคโนโลยีของ NEC Laboratories Europe อธิบายว่า — “ในการพัฒนาวัสดุใหม่ นักวิทยาศาสตร์จะต้องศึกษาข้อมูลที่มีอยู่อย่างครบถ้วนสมบูรณ์เกี่ยวกับวัสดุที่เกี่ยวข้องก่อน จากนั้นจึงคัดแยกโครงสร้างโมเลกุลใหม่ที่มีศักยภาพต่อการพัฒนาวัสดุใหม่ ซึ่ง MateriAI จะเข้ามาเปลี่ยนกระบวนการนี้ ทำให้การรวบรวมข้อมูลทำได้เร็วมากขึ้น เป็นแบบกึ่งอัตโนมัติ ขณะเดียวกันก็ใช้ AI เพื่อแนะนำโพลิเมอร์ใหม่สำหรับการออกแบบวัสดุ”

วิธีการคำนวณเชิงวิเคราะห์มาตรฐาน แม้ว่าจะต้องใช้การประมวลผลที่สมรรถนะสูง แต่ก็ยังไม่เพียงพอต่อการจัดการกับความซับซ้อนของโครงสร้างวัสดุชีวภาพ อย่างไรก็ตาม จากการปรับปรุงวิธีการประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อนของ MateriAI ทำให้แพลตฟอร์มนี้สามารถทำงานบนระบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้ CPU และ GPU ที่ออกแบบมาให้รองรับปริมาณงานคำนวณมาตรฐานได้

โดยพื้นฐานของโมเดลภาษาขนาดใหญ่ MateriAI จะผสานรวมเลเยอร์ที่มีความซับซ้อนเหล่านี้ และใช้การเรียนรู้ของเครื่องตามหลักฟิสิกส์เพื่อให้เกิดความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับการสร้างวัสดุใหม่ วิธีการนี้จะช่วยลดความจำเป็นในการใช้ไปป์ไลน์การประมวลผลภาษาธรรมชาติที่ซับซ้อน

อินเทอร์เฟซผู้ใช้ที่ใช้งานง่ายของแพลตฟอร์ม ทำให้ผู้ใช้สามารถป้อนคุณสมบัติทางกล อุณหภูมิ และทางไฟฟ้าของโพลิเมอร์ที่ต้องการพัฒนา รวมถึงเงื่อนไขใดๆ ที่ใช้สำหรับวิธีการผลิต อีกทั้งโมเลกุลที่มีศักยภาพจะถูกแสดงให้เห็นด้วยสายตา และสามารถอัปเดตเงื่อนไขได้ทันที นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงที่มีต่อโมเดลจะถูกแสดงออกมาในเวลาจริง

Funaya กล่าวอีกว่า — “โพลิเมอร์อินทรีย์จำนวนมากมีสายโซ่โพลิเมอร์ที่ยาวและพันกัน ทำให้การคำนวณปฏิกิริยาที่อาจเกิดขึ้นกับโพลิเมอร์ชนิดอื่นๆ เป็นเรื่องยาก นอกจากนี้ ยังต้องพิจารณาถึงข้อมูลสนับสนุนจำนวนมหาศาลเกี่ยวกับกระบวนการผลิตด้วย ตัวอย่างเช่น เมื่อพัฒนายางชนิดใหม่ ความสัมพันธ์ระหว่างสายโซ่โพลิเมอร์ สารตัวเติม และสารเติมแต่งในส่วนผสมยาง และการเชื่อมโยงข้ามกันของวัสดุยาง ซึ่งประเด็นทั้งหมดนี้จำเป็นต้องเข้าใจ”

ดร. Martin Renqiang Min หัวหน้าแผนกการเรียนรู้ของเครื่องที่ NEC Laboratories America กล่าวว่า — “MateriAI เรียนรู้ข้อมูลด้วยจำนวนน้อยที่สุด และใช้การเรียนรู้ของเครื่องตามหลักฟิสิกส์ เพื่อการทำนายคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุให้ได้อย่างแม่นยำ แพลตฟอร์มดังกล่าวช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุมุ่งเน้นไปที่งานออกแบบวัสดุ ขจัดภาระในการตรวจสอบภูมิหลังและการทำนายคุณสมบัติของวัสดุ”

แนวทาง MateriAI นี้ได้เปลี่ยนรากฐานงานออกแบบวัสดุที่แตกต่างจากกรอบการทำงานในอดีตไปอย่างสิ้นเชิง เนื่องจากการที่นักวิทยาศาสตร์สามารถออกแบบวัสดุเพื่อการใช้งานได้โดยที่ความรู้ด้านวัสดุส่วนใหญ่ที่มีอยู่นั้นยังไม่เป็นที่รู้จัก

ในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า NEC จะขยายการทดลองใช้ MateriAI ของลูกค้าในตลาดโพลิเมอร์ และขยายการใช้งานไปยังอุตสาหกรรมอื่นๆ โดยมีการวางแผนเปิดตัวแพลตฟอร์มต้นแบบในเชิงพาณิชย์ภายใน 12 เดือนข้างหน้า

ที่มา: NEC Laboratories Europe GmbH