Ученые создают самовосстанавливающийся асфальт с помощью ИИ

Если вы водите машину или ездите на велосипеде, вы, вероятно, прекрасно знаете, как выбоина (или несколько) могут испортить в остальном нормальную поездку. Но что, если бы асфальтовые дороги могли восстанавливаться сами, полностью предотвращая образование выбоин? Это цель вдохновленного природой самовосстанавливающегося асфальта — совместного проекта с участием Google Cloud и исследователей со всего мира.

Асфальт состоит из двух основных компонентов: заполнителей (или щебня) и битума. Последний представляет собой темный, похожий на смолу нефтяной побочный продукт, который помогает связать заполнитель.

После того, как асфальт смешан, вылит и высох, битум внутри подвергается воздействию стихии — колебаниям температуры, влажности и давления. Он также становится менее устойчивым по мере старения, что означает, что эти колебания могут со временем привести к трещинам и сколам.

Хотя и не всегда, это часто начало ям выбоин. Когда транспортные средства проезжают по небольшой трещине на дороге, эта щель в асфальте немного расширяется — это происходит снова, и снова, и снова, пока трещина не станет больше похожей на долину. Со временем края этой «долины» откалываются, открывая чашеобразную впадину на дороге.

Заделывание ям после того, как они образовались, похоже на вычерпывание воды из тонущей лодки, поэтому, чтобы заткнуть течь, исследователи разрабатывают асфальт, который может восстанавливаться сам по себе.

Проект вдохновлен самовосстанавливающимися системами, которые встречаются в природе, например, корой деревьев. Однако, поскольку асфальт в настоящее время не обладает механизмом самовосстановления, исследователям пришлось выяснить, какая добавка придаст ему эту суперспособность. Вот тут-то и появляется ИИ.

Используя модель машинного обучения Google Cloud, исследователи просеяли материалы, которые могли бы придать асфальту свойства самовосстановления. Они также использовали ИИ Google Cloud для изучения того, как битум становится хрупким и трескается. Эти идеи привели команду ученых к включению необычного ингредиента в свой экспериментальный асфальт: растение Lycopodium clavatum, или Плаун булавовидный.

Споры L. clavatum описываются как «взрывчатые», поскольку в прошлом их использовали в театральном деле, а также при изготовлении фейерверков и бенгальских огней. Раньше ими заменяли магний в фотографии. Именно эта способность к быстрому расширению делает растение полезным для асфальта.

Исследователи отмечают, что споры L. clavatum могут быть оснащены переработанными масляными восстановителями асфальта, которые, когда спора взрывается, могут залечить небольшую трещину на дороге менее чем за час.

Хотя их самовосстанавливающийся асфальт все еще находится на стадии разработки, исследователи полагают, что он помимо прочего может сыграть важную роль в сокращении выбросов углерода, связанных с инфраструктурой.

Считается, что производство асфальта высвобождает от 40 до 75 килограммов углекислого газа на каждую тонну продукта; сократив количество дорог, требующих ремонта, говорят исследователи, они также смогут сократить выбросы парниковых газов.