AI otkrio novi materijal za optičku pohranu

Kad pomislite na pojam umjetna inteligencija (AI), vjerojatno vam prvo padnu na pamet super računala i roboti koji izvršavaju zadatke bez potrebe za bilo kakvom ljudskom pomoći. Multidisciplinarni tim znanstvenika koji uključuje istraživače s američkog Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju NIST razvio je nešto drugačije, AI algoritam nazvan CAMEO koji je otkrio potencijalno koristan novi materijal. CAMEO bi mogao pomoći znanstvenicima u smanjivanju količine vremena koje provode u eksperimentima putem pokušaja i pogrešaka u laboratoriju, istovremeno im povećavajući produktivnost i učinkovitost u istraživanjima.

Strojno učenje proces je u kojem računalni programi mogu pristupiti podacima i sami ih obraditi, automatski se poboljšavajući sami, umjesto da se oslanjaju na ponovljeni trening. Ovo je osnova za CAMEO, AI koji se samostalno uči i koji koristi predviđanje kako bi odredio koji će eksperiment sljedeći pokušati.

CAMEO traži koristan novi materijal djelujući u zatvorenoj petlji, određuje koji će eksperiment izvoditi na materijalu, radi eksperiment i prikuplja podatke. Također može od znanstvenika tražiti više informacija, poput kristalne strukture željenog materijala prije izvođenja sljedećeg eksperimenta, temeljem svih prošlih eksperimenata izvedenih u petlji.

U ovom konkretnom slučaju CAMEO je tom metodom otkrio materijal koji se sastoji od tri različita elementa - germanija, antimona i telura, Ge-Sb-Te), a radi se o memorijskom materijalu s promjenom faze, koji mijenja svoju atomsku strukturu iz kristalne (čvrsta građa s atomima u određenim, pravilnim položajima) u amorfnu (čvrsti materijal s atomima u slučajnim položajima) kada se brzo otopi primjenom topline. Ova vrsta materijala koristi se u aplikacijama za elektroničku memoriju, poput pohrane podataka. Iako su u sustavu legura Ge-Sb-Te moguće beskonačne varijacije sastava, novi materijal GST467 koji je otkrio CAMEO optimalan je za primjenu promjena faze.

Istraživači su željeli da CAMEO pronađe najbolju leguru Ge-Sb-Te, onu koja je imala najveću razliku u "optičkom kontrastu" između kristalnog i amorfnog stanja. Na primjer, na DVD-u ili Blue-ray disku, optički kontrast omogućuje laseru skeniranje i čitanje diska razlikovanjem područja koja imaju visoku ili nisku reflektivnost. Otkrili su da GST467 ima dvostruki optički kontrast u usporedbi s Ge2Sb2Te5, dobro poznatim materijalom koji se obično koristi za DVD-ove. Veći kontrast omogućuje novom materijalu da znatno nadmaši stari.

GST467 također ima mogućnosti primjene u sklopovima fotonskih uređaja, koji kontroliraju smjer svjetlosti. Također se može primijeniti u neuromorfnom računarstvu, polju znanosti usmjerenom na razvoj uređaja koji oponašaju strukturu i funkciju neurona u mozgu, otvarajući mogućnosti za nove vrste računala, kao i za druge aplikacije poput izdvajanja korisnih podataka iz složenih slika.

Čitav znanstveni rad o CAMEO AI-u možete pronaći u časopisu Nature Communications na ovoj poveznici.