AI解密合金配方！可解釋人工智慧揭開材料強度之謎

從人工關節到飛機零件，再到汽車觸媒轉化器，被稱為「多主元合金」(MPEA)的超強金屬即將因人工智慧變得更強大。美國維吉尼亞理工學院化學工程系副教授Sanket Deshmukh率領團隊，運用可解釋AI的超級運算能力，開發出具有卓越機械效能的新合金配方，研究成果已發表於《npj Computational Materials》期刊。

「這項研究證明資料驅動框架與可解釋AI能開啟材料設計的新可能。」Deshmukh強調：「我們整合機器學習、演化演算法與實驗驗證，不僅加速發現先進金屬合金，更建立可延伸至醣材料等複雜系統的研發工具。」MPEA由三種以上金屬元素組成，具備優異的熱穩定性、強度、韌性與抗腐蝕能力，在航太、醫療器材與再生能源領域具有關鍵應用價值。

傳統MPEA研發仰賴試錯法，既耗時又昂貴。研究團隊突破性地採用SHAP（夏普利加法解釋）分析技術，讓AI模型能「說明白」其預測邏輯。這種可解釋AI技術能解析不同元素及其微觀環境如何影響合金效能，不僅獲得準確預測，更提供寶貴的科學見解。

共同研究者王方曦博士指出：「可解釋AI加速我們理解MPEA的機械行為，將傳統試錯法轉變為更具預測性的研發流程。我們結合機器學習與演化演算法的設計方法，為材料結構-效能關係提供可解釋的見解。」

這項跨領域研究匯集約翰霍普金斯大學材料科學專家與維吉尼亞理工學院生物材料學者，研究助理Allana Iwanicki興奮表示：「能橫跨計算生物材料與無機合成材料兩個領域取得突破，實在令人振奮！」團隊已將此計算框架延伸應用於設計更複雜的醣材料，在食品新增劑、個人護理用品等領域展現應用潛力。

Deshmukh總結道：「我們在兩個美國國家科學基金會材料創新平臺的合作，不僅開發出可轉移的研究工具，更證明計算、合成與表徵技術的跨界整合，能推動基礎科學與實際應用的變革性突破。」

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