РусРусский язык
Ученые Пермского Политеха создали нейросеть, которая поможет разрабатывать сверхпрочные материалы

Ученые Пермского Политеха создали нейросеть, которая поможет разрабатывать сверхпрочные материалы

26 марта 2021 г.397

Ученые Пермского Политеха создали нейросетевую модель, которая позволит распознавать свойства материалов по цифровым снимкам. Искусственный интеллект и автоматизация процессов помогут предприятиям быстро и недорого производить новые, уникальные по свойствам материалы. 

Результаты исследования разработчики опубликовали в журналах «Черные металлы», Integrated Science in Digital Age и Journal of Digital Science.

Сейчас специалисты многих отечественных и зарубежных лабораторий разрабатывают новые функциональные материалы для промышленности. Эти металлы и сплавы должны выдерживать высокие нагрузки при эксплуатации и обладать необходимыми физико-механическими свойствами. Нейросетевые модели, по мнению ученых Пермского Политеха, смогут оптимизировать работу инженеров: сократить временные и финансовые затраты на исследования. 

— Чтобы классифицировать материалы, мы создали базу данных размеченных цифровых фотографий микрошлифов материалов. Объектами стали образцы сталей с промышленных предприятий, которые получили в процессе экспериментов с термомеханической обработкой сплавов. Затем на основе базы мы произвели обучение нейронной сети. Она «распознает» свойства материалов, относя каждый из них к определенному классу твердости, — рассказывает автор проекта, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» Пермского Политеха Андрей Клюев.

Пермские исследователи использовали для обучения глубокую нейронную сеть VGG и выяснили, что она с высокой точностью классифицирует по твердости микроструктуры сталей. Они обработали исходную информацию с помощью глубокой нейросети ResNet и сравнили результаты с экспериментальными данными. Ученые доказали, что нейросеть можно использовать в качестве ядра интеллектуальной системы для комплексной оценки материалов. 

— В отличие от аналогов, мы использовали более глубокие нейросети на реальных, а не синтезированных данных. Нам удалось достичь точности в работе модели от 66,2 % до 92,1 %, по разным оценкам. Кроме того, мы провели уникальное исследование на устойчивость нейросети и выяснили, какое количество ошибочно размеченных снимков может исказить результат, — поясняет ученый.

По словам исследователей, разработка будет интересна предприятиям реального сектора экономики. В частности, в авиастроении с помощью функциональных материалов можно уменьшить массу самолета и двигателей. Это позволит повысить конкурентоспособность судна и снизить затраты на его производство. Кроме того, разработку можно будет применять в технике и строительстве. В перспективе нейросетевая модель станет «интеллектуальным помощником» для инженера на предприятии, который автоматически подберет способ изготовления конструктивных элементов, определит химический состав сплавов и программу их термомеханической обработки. 

Разработчики реализовали проект в рамках федеральной целевой программы, направленной на исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России. На исследования они получили грант в размере более 20 млн рублей.

В планах ученых — «расширить кругозор» нейронной сети, чтобы улучшить прогноз физико-механических свойств материалов. 


Похожие Новости

Есть новость?
Предложи нам!

Предложить новость

politehperm

Столько эмоций, переживаний и безумной гордости за каждого из вас ❤ Пермский Политех — обладатель Гран-при в номинации «Лучший гала-концерт»! Концертная программа «МОЛЬ» стала по-настоящему особенной. Это не просто «свобода», это отражение вашего безграничного таланта. Вы удивили зрителей сразу же, как раскрылся занавес. «Я с удовольствием поздравляю всех участников студенческой театральной весны! Это действительно был один из лучших концертов. Для нас это большой успех, показатель творческой активности, таланта наших студентов. Мы очень рады за них! Надеемся, что многие ребята поедут в Нижний Новгород в составе делегации Пермского края на финал Всероссийского фестиваля «Российская студенческая весна». Желаю им успехов, горжусь! Вы молодцы, ребята!» — поздравил политехников ректор нашего университета Анатолий Ташкинов. Гран-при студентам вручил губернатор Пермского края Дмитрий Махонин на Церемонии награждения. Гордимся ✨
Рубрика о хобби #ПодМикроскопом открыла нам студентов, преподавателей, сотрудников совершенно с другой стороны. Ваши увлечения — это источник энергии и вдохновения ✨ ⬇ Представляем вам новый выпуск! «Для меня это не просто хобби, музыка — это моя отдушина и абсолютное удовольствие», — [id126090263|Елизавета Тарасова], студентка 2 курса магистратуры [club27708346|строительного факультета], специальности «Компьютерные технологии в проектировании и оценке безопасности зданий и сооружений». — С 5-ти лет важную часть в моей жизни занимает музыка! Родители увидели мою тягу к ней и отдали сначала в музыкальный кружок в детском саду, а позже — в музыкальную школу на класс фортепиано. Был переломный момент в 3 классе, когда я сказала родителям, что хочу закончить укороченную программу в 5 классов, на что папа мне поставил условие: «Либо бросаешь сейчас, либо заканчиваешь полную программу в 7 классов». За это условие я ему очень благодарна, потому что я доучилась, и, более того, продолжила заниматься у своего преподавателя до 11 класса. У меня были самые замечательные учителя, которые рассмотрели во мне потенциал. Мы участвовали во многих конкурсах и фестивалях — от городских до международных. Сейчас я понимаю, что все это мне очень помогло и помогает до сих пор в борьбе с волнением и страхом перед сценой и публикой. После поступления в Пермский Политех я стала принимать участие в культурной жизни своего факультета в музыкальном направлении в составе группы. В неформальных кругах мы называем ее «STF M.Squad». Последние 5 лет меня окружают очень талантливые ребята, с которыми мы обмениваемся своими музыкальными знаниями и опытом, вдохновляем друг друга. И я уверена, что и после окончания своего обучения мы будем поддерживать связь. Для меня это не просто хобби, музыка — это моя отдушина и абсолютное удовольствие. #ПодМикроскопом@politehperm #интересное@politehperm
⚙ Хотите порешать реальные кейсы компаний? Мы приглашаем наших студентов и молодых ученых поучаствовать в конкурсе научных работ по решению реальных технологических задач в металлургии! 👥 Чтобы стать участником конкурса необходимо: — Выбрать одну из 17+ технологических задач компании «Северсталь» (стальные-возможности.рф); — Выполнить или адаптировать свою научную работу под условия задачи; — Отправить решение на 👉🏻 steelchance@severstal.com до 30 апреля включительно. Участникам конкурса будет предоставлена уникальная возможность: ✅ Апробировать свои научные работы на производственной площадке компании; ✅ Получить доступ к специализированному оборудованию, в том числе для проведения серии испытаний со специалистами компании в лабораторном или полупромышленном масштабе; ✅ Получить акт об испытаниях и полностью сохранить за собой права на интеллектуальную собственность. Лучшие участники получат возможность пройти оплачиваемую стажировку в компании [club51040185|Северсталь] и претендовать на финансирование НИОКР. 😇 Не упустите шанс! Остается совсем немного времени! Подробнее: стальные-возможности.рф #новости@politehperm #студенту@politehperm #ученые@politehperm