Meta使用人工智能重構(gòu)低碳混凝土，將碳排量降低40%以下

作為世界上使用最廣泛的建筑構(gòu)件之一，混凝土產(chǎn)生了全球每年8%的二氧化碳排放。為了減輕此負(fù)擔(dān)，F(xiàn)acebook母公司Meta的研究人員，最近著手為其數(shù)據(jù)中心使用的混凝土開發(fā)一種能耗較低的配方，利用機(jī)器學(xué)習(xí)來優(yōu)化堅(jiān)固性、增強(qiáng)可持續(xù)性。Meta聲稱，這種混凝土的碳排放量比標(biāo)準(zhǔn)混合物少40%，且已應(yīng)用于最新的數(shù)據(jù)中心。

 

混凝土含有四種基本成分：水泥、骨料、水和添加劑（充當(dāng)摻雜劑）。其中，水泥是含碳量最高的成分，因此研究人員通過補(bǔ)充粉煤灰、礦渣或磨砂玻璃等低碳材料，來減少水泥的用量。

 

類似地，骨料中的礫石、碎石、沙子等，也可以被再生混凝土取代。問題在于，幾十種成分材料可供選擇，的劑量與比例有相互作用，從而影響最終混凝土的結(jié)構(gòu)效果。簡(jiǎn)而言之，有一系列可能的組合供研究人員測(cè)試、選擇和改進(jìn)。以人類的速度依次處理無數(shù)選項(xiàng)需要很長(zhǎng)時(shí)間，因此Meta訓(xùn)練了AI來做這件事。

 

Meta與伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的電氣和計(jì)算機(jī)工程系的Lav Varshney教授以及土木工程系的Nishant Garg教授合作，首先使用混凝土抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)集訓(xùn)練模型。該數(shù)據(jù)集包括 1,000多個(gè)混凝土公式及其結(jié)構(gòu)屬性，以及7天和28天的抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)。

 

團(tuán)隊(duì)使用水泥可持續(xù)發(fā)展倡議的環(huán)境產(chǎn)品聲明(Cement Sustainability Initiative's Environmental Product Declaration，EPD)工具，確定了混凝土最終混合物的碳足跡。

 

在生成的眾多公式列表中，研究團(tuán)隊(duì)選擇了五個(gè)最有前景的選項(xiàng)，并反復(fù)優(yōu)化，直到它們滿足或超過7天和28天的強(qiáng)度指標(biāo)，同時(shí)將碳需求降低至少40%。優(yōu)化過程僅用了幾周，最終生成的混凝土配方超過了所有指標(biāo)要求，用飛灰和礦渣替代了多達(dá)50%的水泥量。

 

隨后，Meta與負(fù)責(zé)建造Meta最新數(shù)據(jù)中心的混凝土公司Ozinga合作，進(jìn)一步完善公式，并進(jìn)行在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。

 

展望未來，團(tuán)隊(duì)希望進(jìn)一步改善其配方的3天和5天強(qiáng)度曲線（確保它干燥得更快，以便其余的施工可以更快地進(jìn)行），并更好地了解它在不同天氣條件下如何固化。

 

Meta還希望未來將人工智能方法，引入基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)和建設(shè)的其他方面。Meta首席技術(shù)官M(fèi)ike Schroepfer表示，“我們模型產(chǎn)生的混凝土混合物，可以在建造數(shù)據(jù)中心之外使用，并有機(jī)會(huì)進(jìn)一步開發(fā)該模型，以解決其他場(chǎng)景中的問題。我們對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)減排創(chuàng)新方案的探索，不僅限于混凝土，也包括其他材料。作為提高可持續(xù)性的另一種方式，我們還在探索數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)。”