研究人员用机器学习开发出同时具坚硬与可压缩性质的新材料

荷兰台夫特理工大学助理教授Miguel Bessa及其研究团队，藉由机器学习的帮助，将原本坚硬易碎的材料，转换成一种像海绵一样的新材料，该材料特别之处在于，会一直维持坚硬的状态，直到施加外力超过临界值，才会出现可轻易压缩的状态。

不过，Miguel Bessa认为，这项研究重要性不在于开发出新材料，而在于开发材料的方法，是借由机器学习帮助完成，减少过去不停实验，经历试错过程的时间。

Miguel Bessa受到了一种可变形的卫星结构启发，这种卫星设计是可从原本的小封装中，展开成极大的太阳帆（SolarSail），因此他也想设计出一种可高度压缩但同时兼具硬度的材料，如此便能把该材料压缩至原有体积的一小部分，让运用该材料制作的自行车、餐桌或是雨伞，能更方便收纳。

研究人员采用计算资料驱动的方法，透过选择材料、长度规模和制造工艺，探索新的超材料（Metamaterial）概念，使其具有不同的特性。在贝氏机器学习的指引下，研究团队以不同长度比例制造了两种设计，这些设计将坚硬易碎的聚合物，转变成轻量、可恢复和可压缩的超材料。较大型的设计经过调整，可实现最大可压缩性，可压缩比例为94%（应变，Strain），可恢复力强度为0.1 kPa，而微型的设计可恢复力强度超过100 kPa，可压缩比例为80%。

而这类拥有特殊性质的超材料，通常需要透过探索新的几何形状，来实现全新的特性和功能，MiguelBessa提到，过去超材料的设计，仰赖广泛的实验以及传统尝试错误的方法，但他们反转了开发流程，先利用机器学习探索设计的可能性，以最大程度减少实验的次数，他认为，人工智慧为寻找宝藏的科学家提供了一份藏宝图。