Сообщить об ошибке на сайте
URL
Ошибка
Тренды

Сэр Харшад Бадехиа — профессор Кэмбриджского университета, знаменитый ученый и специалист в области металлургии. «Хайтек» поговорил с Бадехией на Startup Village 2018 о создании уникальных наноматериалов и значимых для промышленности информационных технологиях, а также о том какую роль искусственный интеллект уже играет в металлургии и перспективах русских математиков в IT-науках

Броня из наностали поглощает мощь баллистической атаки

Сэр Харшад, вы занимаетесь исследованиями в области металлургии и разработками материалов будущего. Вы изобрели первый полноценный наноструктурный материал — super baintine — новый вид сверхпрочной стали. Что он из себя представляет, и что в нем особенного?

Разработки нанотехнологий — тема совсем не новая. Но создать объект с наноструктурой и при этом очень больших размеров очень трудно. Почти вся работа с наноматериалами раньше заключалась в создании совсем крошечных образцов. Это крайне интересно для многих исследований, но не очень-то применимо в жизни. Главная функция материала — в том, что он дешевый и может производиться тысячами тонн.

Если посмотреть на кусок металла через электронный микроскоп, мы увидим, что он состоит из множества разнообразных и очень красивых кристаллов. Наша идея — очень сильно уменьшить эти кристаллы, сделать их совсем маленькими по размеру. Мы сжимали их для того, чтобы многократно увеличить количество связей между ними. Площадь граней, связывающих кристаллы, в одном кубометре теперь составляют сотни миллионов квадратных метров.

Никто раньше не сделал это, а мы смогли. Особенности материала делают его не только очень крепким, но и упругим, — при ударе он абсорбирует энергию и не ломается.Благодаря ему, можно сделать производство и использование многих вещей намного безопаснее. И дело не только в том, что вещи станут крепче и не сломаются. Даже если предмет, преобразованный на наноуровне, поломается, он все равно останется безопасным — будет в покое. И super baintine — первый в мире материал с подобной наноструктурой.

Новая сталь используется для изготовления железнодорожных рельсов, например, для тоннеля, связывающего Великобританию и Францию. Как еще ее можно применять?

Из такой стали уже создаются защитные средства от баллистических атак — бронежилеты. Когда пуля с гигантской скоростью попадает в броню из наностали, ее материал не ломается, а поглощает и распределяет мощь удара. Поэтому повреждений для человека в таком жилете будет намного меньше.

У подобной брони выше баллистическое сопротивление, чем у обычной. Есть такой показатель — эффективность баллистической массы — чем он выше, тем надежнее броня. Так вот, у обычного бронежилета коэффициент равен 1.2, а у наностали — 3. То есть повреждения от пули в бронежилете из новой стали будут в два с половиной раза меньше. Также эта броня не теряет своих свойств после множества выстрелов. Другие бронежилеты с повышенной эффективностью баллистической массы становятся намного уязвимее уже после первого попадания пули.

Другое применение новой стали — вал для авиадвигателей в гражданской авиации. Это элемент, к которому крепятся все части двигателя, в том числе его лопасти. Из-за роста требований к современным самолетам валы становятся все больше. Во время полета повышается давление воздуха на все элементы и, соответственно, на ось двигателя, поэтому вал должен быть очень стабилен. Иначе в случае поломки одной из лопастей двигателя он завибрирует, и это послужит причиной крушения самолета. Но если ось остается неизменной, то она сохраняет баланс даже при поломке одного из элементов, в таком случае можно будет просто отключить один двигатель. Над этим проектом мы работаем вместе с Rolls-Royce.

Мы планируем создавать из новой стали подшипники для ветряков. Часто они бывают очень больших размеров — до четырех метров в диаметре. Их поломки непредсказуемы, поэтому их предсказать практически невозможно. И если подшипник ломается раньше плановой замены, то починить ветряк очень сложно. Сейчас мы создаем такие детали с большей прочностью, чтобы гарантировать определенный срок их службы


Наноматериалы состоят из частиц размером от 1 до 100 нанометров. Один нанометр примерно в 80 тыс раз меньше толщины человеческого волоса. Наноматериалы встрачаются в скелетах планктона, шелке, шерсти животных, вулканическом пепле, некоторых видах глины, межзвездной пыли. Но могут быть и синтезированными.

Искусственно создаются как композиционные уникальные материалы, так и существующие. Вторые синтезируют — на атомном уровне у них изменяются физические, химические, оптические, магнитные и электрические свойства. Конструкционные материалы могут обладать свойствами, которые другим способом до этого получить не удавалось.

Наноматериалы разрабатываются для применения в оптике, электронике, механике, медицине и ферментотерапии. Свойства синтезированных на наноуровне материалов очищают воду от тяжелых металлов, защищают от радиации, предохраняют организм от бактерий. Ежегодный рост глобального рынка наноматериалов составляет 20,7% и к 2022 году должен достигнуть $55 млрд.


Искусственный интеллект по-прежнему не может предсказывать будущее

Харшад Бадехиаbl.uk

Как вы оцениваете значение своего открытия?

Успешный результат — это использование материала на производстве, и это большой путь. Сначала делается очень много расчетов, чтобы понять, будет ли работать наш концепт. Но только подсчетов недостаточно. У нас нет всех необходимых знаний, чтобы определить верность теории и создать нужный материал. Поэтому, когда у нас есть некоторая уверенность в наших вычислениях, мы создаем 50 г материала в университете и проверяем все ли верно. Если да, то мы идем на производство и создаем образец в 100 кг, тестируем другие его свойства в больших масштабах. Если снова все нормально, то идем в индустрию, чтобы создать тонны материала и провести тесты компонентного уровня. Это очень дорого. Но без точной проверки никто не захочет работать с новым металлом. А продукт, в конце концов, должен продаваться. Сейчас мы работаем со многими производителями, поэтому да, это можно считать успехом.

Как ваше открытие повлияло на промышленность в целом?

Все очень просто: если вы не используете последние достижения науки в производстве, очень быстро вы становитесь неконкурентоспособны. После того, как наш материал подтвердил свои свойства в испытаниях, очень многие предприятия адаптировали и используют его для самых разных целей. В итоге, это приведет к созданию объектов, которые невозможно было построить раньше. После публикации нашей работы о наноструктурных материалах на эту тему стало выходить очень много других работ — в Китае, Индии, России. Все это говорит о влиянии открытия.

Награждение Бадехиа званием профессор металлургиитвиттер Королевской семьи

Какие IT-технологии имеют значение для металлургии в данный момент?

В металлургии мы применяем много разных технологий, и ИИ в том числе. Вот пример: на металлургическом комбинате производство контролируется ИИ и нейронными сетями. Во время проката стали идет мгновенный фидбек о том, что прочность материала остается неизменной. Производя сотни тонн металла в сутки, это невероятно важно. И такой подход применяется уже более двадцати лет. Также мы используем ИИ-методы, чтобы решать непростые задачи в исследованиях. У нас очень много информации, она действительно сложная, а такие задачи идеально подходят для нейронных сетей и искусственного интеллекта.

Харшад Бадехиа (второй слева) на Startup Village 2018

Первоочередная функция настоящего интеллекта в том, чтобы планировать будущее. У вас есть память о случившихся событиях. Основываясь на ней, надо предсказать, что случится в дальнейшем. Сейчас ИИ способен работать с имеющимся опытом в виде данных: проводить их анализ и делать выводы. Но в отношении планирования будущего он очень слаб, этой технологии нужно пройти еще долгий путь.

Сейчас совершенствуются методы взаимодействия ИИ с информацией: делают его более интеллектуальным. В Кэмбридже есть большая группа людей, которая работает над ИИ. И они идут дальше, чем просто интерпретация информации. Они учат компьютер планировать будущее. И когда у них (или у кого-то еще) получится, это будет захватывающее открытие

Харшад Бадехиаphase-trans.msm.cam.ac.uk

Насколько долгий путь до того момента, когда ИИ сможет предсказывать будущее?

В данный момент уровень ИИ очень низкий. Я не могу сказать, как быстро произойдет этот рывок, математические методы сегодня быстро развиваются

Успех на атомном уровне — это только песчинка

Какие еще важные технологии сегодня вы бы выделили в сфере, в которой работаете?

В первую очередь, это инструментарий. Он дает возможность изучать материалы на глубинном уровне, а потом перекладывать разработки в больший масштаб. С помощью оборудования мы рассматриваем отдельные атомы и распознаем, что это за атом — неон, водород или что-то еще.

Харшад Бадехиа в Санкт-Петербургском политехническом университете имени Петра Великого

Иногда мы видим что-то на атомном уровне и затем масштабируем в большие размеры, появляется гигантское несоответствие между проектом и реальностью. Потому что у большого объекта будет неоднородная композиция, какие-то дефекты. Нам нужна наука, которая будет позволять делать адекватный перенос очень маленьких расчетов в очень большие масштабы. Это проблема практически не решена сегодня.

Если кто-то говорит, что может симулировать материал, нужно спрашивать его: в каком масштабе будет эта симуляция. Ученые работают над микроскопическими примерами и при публикации работы говорят, что достигли определенных свойств. Но они не понимают, что достигли этих свойств только в данном масштабе. Если речь идет о нескольких тысячах атомов, а реальный образец будет содержать 1025 атомов, то это ничего не значит, это только песчинка, по которой ничего нельзя сказать о целом здании.

Что может помочь преодолеть этот технологический разрыв?

Для этого нужны новые идеи. Сказать, какая именно из них выстрелит, когда это случится, — невозможно. Но если многие люди будут думать над этой проблемой, то кто-нибудь молодой придумает в итоге действительно отличное решение.

Решение подобных проблем связано исключительно с компьютерными науками?

Нет сомнений, что численное восприятие значительно превосходит вербальное. И с древних времен во всех науках количественный подход всегда срабатывал лучше, потому что на основе множества исследований можно делать предсказания и определять правильна ли ваша теория или нет.

Но если не делать количественных предсказаний, оценка верности исследования будет очень ограниченной. И, конечно, математика и ее возможности глубокого понимания, здесь очень важны. Русские студенты и ученые очень хорошо подготовлены в математике. Это позволит им внести свой вклад в формирование будущего высоких технологий.

Загрузка...
Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 3 раза в день

Тихий убийца: как микропластик вызывает болезни и останавливает репродукцию живых организмов
Тренды
Гонка для JavaScript-разработчиков: как постоянные обновления мешают работе
Тренды
Big data на страже здоровья: как и зачем медицинские организации собирают и хранят данные
Тренды
Николь Миллс, Booking.com — об инновациях, agile-подходе и индустрии впечатлений
Кейсы
Слишком опасный нанопластик: как одноразовые пакеты превращаются в частицы-убийцы
Тренды
Идеи
Человек и квантовая теория: существует ли то, что мы не наблюдаем
Здесь может быть ваша реклама: НАСА планирует заработать на космосе миллионы
Тренды
Опасный криптотрейдинг: как киберпреступники угрожают виртуальным сбережениям и биржам
Тренды
Тренды
Как через 20 лет будет выглядеть армия будущего
5 финансовых инструментов, которые помогут инвесторам даже после падения криптовалюты
Тренды
Александр Лямин, Qrator Labs: наша задача — выработать у людей цифровую гигиену, чтобы они «не ели с помойки»
Кейсы
Эдуард Фош Вильяронга: люди видят в роботе только внешность, забывая, что он следит за ними
Тренды
Доктор Куэй Во-Райнард, HIT Foundation: если страна требует суверенитета данных, мы построим для нее отдельный блокчейн
Кейсы
«Хакинтош»: как собрать свой собственный Mac лучше, чем у Apple
Идеи
Роботы против мигрантов: какой вклад в ксенофобию и расизм делают технологии ИИ
Тренды
Война скриптов — искусственный интеллект против навязчивой рекламы
Тренды
Как заново изобрести супермаркет: осознанность потребления, этика производства и роботы
Тренды
Каждый человек станет сам себе банком: цифровой мир отказывается от посредников между бизнесом и клиентом
Тренды
Архитектор вычислительной инфраструктуры «Платона» Александр Варламов — о будущем ИТ-индустрии в России, стартапах и разработке
Кейсы
Дмитрий Богданов, капитан сборной России по CS:GO — о стиле жизни киберспортсмена, тренировках и блокировках РКН
Тренды
Идеи
Космос — наш дом: что осталось решить ученым, чтобы поселить человека за пределами Земли
Прайсинг, трекинг, скоринг, биллинг и другие технологии, которые двигают российский бизнес
Тренды
Кейсы
«Педиатр 24/7»: как телемед-стартап подарил родителям спокойствие, а врачам — работу
Вас снова обманули: как человечество учит компьютеры определять фейки в интернете
Тренды
БиСи Бирман, Heavy Projects: ИИ должен иметь несовершенства — это элемент случая
Мнения
Артем Геллер, lab.ag: делая сервис для государства, ты помогаешь своей бабушке
Мнения
Акселераторы и инкубаторы: что выбрать стартапу на раннем этапе развития
Мнения
Вопрос доверия: как и почему изменилось отношение к телемедицине в России
Тренды
Правительственные криптопесочницы: как освободить финтех от давления закона и защитить потребителей
Тренды
Роман Нестер, Segmento: я верю корпорациям больше, чем маленьким компаниям
Кейсы
Суперагенты в недвижимости: как блокчейн и большие данные заменяют риелторов
Тренды
СМИ будущего: вертикальные видео, новости по запросу и смерть сайтов
Тренды
Тренды
Колонизация отменяется: почему терраформирование невозможно на Марсе
Сет Стивенс-Давидовиц: у людей гораздо больше непристойных и скверных мыслей, чем мы думали
Мнения
Умные города подвергают своих жителей опасности из-за датчиков освещения и радиации
Тренды
Мнения
Геронтолог Обри ди Грей: жизнь длиной в тысячу лет — это побочный эффект поиска вечного здоровья
Биоценоз в фарме: зачем нужна альтернатива антибиотикам и как работают лекарства нового поколения
Тренды
Чарльз Адлер, co-founder Kickstarter: я — панк-рокер, который раздвигает границы
Кейсы
Как ИИ меняет медицину: личный помощник для врачей, маршрутизатор в клиниках и разработчик лекарств
Кейсы
Эдвин Диндер, Huawei Technologies: умный город — это ничто
Мнения
«Если изобретение с ИИ не приносит пользу, сам продукт никому не нужен»
Мнения
Feature engineering: шесть шагов для создания успешной модели машинного обучения
Тренды
Мнения
Человек — это набор из пяти чисел: Игорь Волжанин, DataSine — о психотипировании с помощью big data
Карло Ратти, Senseable City Laboratory (MIT) — о городах будущего, третьей коже человека и роболодках
Тренды
Мы все — сенсоры: CEO SQream Ами Галь — о том, как обрабатывают big data
Кейсы
Что такое скрапинг: как Amazon, Walmart и другие ритейлеры используют ботов в борьбе с конкурентами
Идеи
Почему китайские подлодки-беспилотники станут самым опасным врагом под водой?
Идеи
Филипп Роуд, LSE Cities: самый кошмарный сценарий — беспилотники, ездящие по городу, чтобы не платить за парковку
Мнения
Юрий Корженевский — о том, как построить безопасные системы для банков на блокчейне
Блокчейн