- يستخدم علماء PNNL الذكاء الاصطناعي لتسريع تطوير المواد المقاومة للإشعاع.
- تتيح الطريقة الجديدة تقييم الأضرار الإشعاعية على المستوى المجهري في غضون ساعات.
- نظام SciLink قادر على دمج بيانات متعددة من الأجهزة، مما يعزز كفاءة البحث.
- لا يزال الخبراء البشريون يلعبون دورًا مهمًا في تصميم التجارب والتحقق منها.
تأتي ظهور تدفقات العمل المستقلة في وقت نحتاج فيه إلى تقنيات اختبار أفضل لمقاومة الإشعاع.
يبحث الباحثون في رقائق نيتريد الألمنيوم والغاليوم، التي توفر الطاقة للأقمار الصناعية والاتصالات والرادار وأنظمة الطاقة. قبل أن تدخل الرقائق الدقيقة الفضاء، يتم إنتاجها في منشأة نظيفة، حيث يمكن أن تؤدي أي جزيئات غبار صغيرة إلى فشل فوري. بمجرد إطلاقها إلى الفضاء، تدخل هذه الرقائق الدقيقة الهشة بيئة خطرة مليئة بالإشعاع المستمر وغير المرئي. تنتشر الأشعة الكونية، والأيونات الثقيلة، والإلكترونات القريبة من سرعة الضوء في الكون. بمجرد تعرضها لبيئة غير مواتية، قد تؤدي إلى تشويش ذاكرة القمر الصناعي، مما يجعل المركبة الفضائية تنحرف عن مسارها، أو حتى إنهاء مهمات مكلفة مثل الأرصاد الجوية أو الاتصالات.تقنيات جديدة لتسريع تطوير رقائق مقاومة للإشعاع
لطالما كانت عملية اختبار أداء المواد في بيئة الفضاء بطيئة ومملة. لمنع هذه الكوارث المدارية، يقوم الباحثون في PNNL بتغيير الطريقة التي نحمي بها الأجهزة الإلكترونية في الفضاء. تسارع هذه الدراسة من عملية تطوير رقائق مقاومة للإشعاع باستخدام نظام ذكاء اصطناعي متعدد الوكلاء يسمى SciLink. يمكن لهذا النظام الذكي تقييم الأضرار الإشعاعية على المستوى المجهري في غضون ساعات، بدلاً من التحليل الذي كان يتطلب فرقًا بشرية لأسابيع. على الرغم من أن الحماية الفيزيائية أو الأنظمة الاحتياطية يمكن أن تحمي الأجهزة الإلكترونية، إلا أن الوزن الزائد يزيد من تكاليف الإطلاق ويقلل من كفاءة المهمة بشكل عام.لذا، قد يكون تزويد الرقائق الدقيقة نفسها بقدرات مقاومة للإشعاع حلاً أكثر عملية.
كيفية عمل نظام SciLink
لتحقيق هذا الهدف، يتطلب الأمر اختبار الرقائق المتقدمة المصنوعة من نيتريد الألمنيوم والغاليوم في ظروف محاكاة قاسية. استخدم الباحثون في PNNL تجارب حزمة الأيونات في جامعة تينيسي لمحاكاة سنوات من الإشعاع الكوني في غضون ساعات، مما ينتج عنه مجموعات بيانات معقدة كبيرة. عادةً ما يستغرق دمج البيانات من أجهزة مثل التصوير باستخدام مجس ذري وميكروسكوب إلكتروني نافذ ضوئي أسابيع. يقوم SciLink بتنظيم وكلائه الذكائيين في هيكل مؤسسي يقوده ثلاثة "مدراء مشاريع"، يشرفون على تحليل التجارب والتخطيط والمحاكاة الحسابية.في الاجتماعات التفاعلية، يناقش هؤلاء المدراء الذكائيون الفرضيات، ويجمعون البيانات من أجهزة متعددة، ويقيمون آليات الأضرار، ويقترحون تجارب لاحقة. قالت عالمة PNNL جينا بوب (Jenna Pope): "يتيح لنا هذا النظام النظر في جميع النتائج القياسية، وتجميع ما حدث، وفهم أسباب الأضرار." تقوم هذه الذكاء الاصطناعي أيضًا بتخصيص درجات ثقة عددية لكل استنتاج. في الاختبارات الأخيرة، أظهر تقرير SciLink أن الأيونات الثقيلة كانت السبب الرئيسي لأضرار الرقائق الدقيقة، مع درجة ثقة بلغت 90%.
في الوقت نفسه، كانت درجة الثقة بالنسبة للأضرار الناتجة عن البروتونات 60%، مما أعطى الباحثين فكرة واضحة عن الاتجاهات التي تحتاج إلى مزيد من الاستكشاف. على الرغم من سرعة تدفقات العمل المستقلة، يؤكد الخبراء أن البشر لا يزالون يحتفظون بدور مهم في تصميم التجارب، وإجراء الحسابات، والتحقق بعناية من الأخطاء التي اكتشفها الذكاء الاصطناعي. حتى باركر أكدت: "تساعدنا الوكلاء الذكيون بشكل كبير، لكن لا يمكنك ببساطة إيقاف تشغيل عقلك."
تطبيقات الذكاء الاصطناعي في تطوير مواد مقاومة للإشعاع
تظهر أبحاث PNNL إمكانيات الذكاء الاصطناعي في البحث العلمي، خاصة في تطوير مواد مقاومة للإشعاع. مع زيادة الحاجة إلى متانة الأجهزة الإلكترونية في المهمات الفضائية، لم تعد الطرق التقليدية للاختبار تلبي متطلبات الكفاءة. لم يسهم إدخال نظام SciLink في تسريع تحليل البيانات فحسب، بل أيضًا في تعزيز فهم الأضرار الناتجة عن الإشعاع. قد يدفع نجاح هذه الطريقة الجديدة إلى تطبيقات مستقبلية في مجالات أخرى، مما يظهر أهمية الذكاء الاصطناعي وإمكاناته في البحث العلمي.