Künstliche Intelligenz der ETH entwirft Metamaterialien

ETH-Forschende befassen sich laut einer Mitteilung der Hochschule mit der Kreation von Metamaterialien mittels Künstlicher Intelligenz. Diese Werkstoffe haben optische, elektrische oder magnetische Eigenschaften, die in der Natur nicht vorkommen. Sie können in den verschiedensten Anwendungen Verwendung finden, in denen besondere Eigenschaften gewünscht sind, von Schutzausrüstungen wie Velohelmen bis zur Medizintechnik und weichen Robotern.

Das Team von Dennis Kochmann, Professor für Mechanik und Materialforschung am ETH-Departement für Maschinenbau und Verfahrenstechnik, hat auf Basis von Künstlicher Intelligenz (KI) neuartige Werkzeuge entwickelt, die den zeitaufwändigen und intuitiven Designprozess von Metamaterialien umgehen. Stattdessen sagen sie Strukturen mit aussergewöhnlichen Eigenschaften schnell und automatisiert vorher.

In ihrer jüngsten Arbeit erkunden die Forschenden mithilfe von KI systematisch die zahlreichen Designs und mechanischen Eigenschaften zweier Arten von Metamaterialien. Eine Doktorandin dieser Gruppe trainierte ein KI-Modell auf Basis eines Datensatzes von 1 Million Strukturen und ihrer simulierten Verformung. Das Team zeigte zudem in einer kürzlich veröffentlichten Studie, dass das KI-Modell über das hinausgehen kann, wofür es trainiert wurde, und Strukturen vorhersagen kann, die leistungsfähiger sind als alles bisher Generierte.

Ein weiterer Doktorand verwendet für seine Studie die Methode der Videodiffusion. Er trainierte sein KI-System mit 50'000 Videosequenzen von sich verformenden 3D-druckbaren Metamaterialstrukturen: „Ich kann der KI die gewünschte Verformung vorgeben und sie produziert ein Video der optimalen Materialstruktur sowie deren vollständige Verformungsreaktion.“ ce/mm