Doğadaki karmaşık desenlerin ve malzeme yapılarının anlaşılmasında kritik bir rol oynayan "topolojik kusurlar", bilim dünyasının odak noktasında olmaya devam ediyor. Özellikle nematik sıvı kristallerde görülen bu düzensizlikler, malzemelerin nasıl organize olduğunu anlamak için büyük önem taşıyor. Ancak geleneksel matematiksel yöntemlerle bu yapıları analiz etmek, araştırmacılar için uzun ve maliyetli bir süreçti.
Güney Kore'deki Chungnam Ulusal Üniversitesi'nden Profesör Jun-Hee Na liderliğindeki ekip, bu sorunu çözmek için yapay zeka tabanlı devrim niteliğinde bir yaklaşım geliştirdi. Small dergisinde yayımlanan çalışma, malzeme biliminde Ar-Ge süreçlerini kökten değiştirmeye aday.
SİMÜLASYON SÜRELERİNDE REKOR DÜŞÜŞ
Geleneksel olarak bilim insanları, sıvı kristallerdeki moleküler düzenin çöküşünü açıklamak için "Landau-de Gennes" teorisini kullanıyorlardı. Ancak bu yöntemle yapılan sayısal simülasyonlar saatler alabiliyordu.
Geliştirilen yeni derin öğrenme yöntemi ise bu süreci milisaniyelere indirdi. Profesör Jun-Hee Na, "Yaklaşımımız, yavaş simülasyonları hızlı ve güvenilir tahminlerle tamamlayarak, kusur bakımından zengin bölgelerin sistematik olarak incelenmesini kolaylaştırıyor" değerlendirmesinde bulundu.
3 BOYUTLU U-NET MİMARİSİ KULLANILDI
Araştırma ekibi, sistemi oluştururken tıbbi görüntü analizlerinde de yaygın olarak kullanılan "3 boyutlu U-Net" mimarisini tercih etti. Bu yapay zeka ağı, hem büyük ölçekli hizalamayı hem de kusurlarla ilişkili ince detayları tanıyabiliyor.
Sistem, adım adım hesaplama yapmak yerine, sınır koşullarını doğrudan nihai denge durumuna bağlıyor. Böylece yapay zeka, daha önce hiç karşılaşmadığı konfigürasyonları bile yüksek doğrulukla tahmin edebiliyor. Elde edilen sonuçların, laboratuvar deneyleriyle birebir örtüştüğü raporlandı.
VR, AR VE AKILLI PENCERELER İÇİN FIRSAT
Bu yeni teknoloji, sadece akademik bir başarı olmanın ötesinde, endüstriyel uygulamalar için de büyük fırsatlar sunuyor. Yüksek dereceli topolojik kusurlar dahil olmak üzere karmaşık durumları analiz edebilen sistem, yeni nesil malzemelerin tasarım sürecini hızlandırıyor.
Profesör Na, yapay zeka destekli tasarımın önemini şu sözlerle vurguladı: "Bu yöntem, malzeme geliştirme sürecini önemli ölçüde kısaltarak; holografik ekranlar, Sanal Gerçeklik (VR) ve Artırılmış Gerçeklik (AR) teknolojileri, uyarlanabilir optik sistemler ve çevreye duyarlı akıllı pencereler gibi ürünlerin geliştirilmesine ivme kazandırabilir."
