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)。”
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