Malzeme bilimi ve mühendisliğinin temel sorularından biri, bir malzemenin dış kuvvetler karşısında nasıl davrandığını matematiksel olarak doğru biçimde tanımlamaktır. Bu amaçla kullanılan yapısal (anayasa) denklemler, gerilme ile şekil değişimi arasındaki ilişkiyi formüle eder ve simülasyonlardan ürün tasarımına kadar pek çok alanda kritik rol oynar.
Çin'in Ningbo şehrinde faaliyet gösteren Doğu Teknoloji Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, bu denklemleri deneysel verilerden otomatik olarak çıkarabilen graf tabanlı bir yapay zeka sistemi geliştirdi. Çalışma, Science Advances dergisinde yayımlandı.
Yöntemin en dikkat çekici özelliği, ürettiği sonuçların yorumlanabilir olması. Pek çok derin öğrenme modelinin aksine bu sistem, malzeme davranışını açık matematiksel denklemler biçiminde ifade ediyor. Böylece araştırmacılar, yapay zekanın öğrendiklerini doğrudan okuyup sorgulayabiliyor; bu da yalnızca tahmin yapmakla kalmayıp fiziksel anlayışa da katkı sağlıyor.
Araştırma ekibi yöntemi üç farklı malzeme sınıfında test etti: alaşımlı çelikler, lityum metal ve dolgulu kauçuk. Bu üç malzeme, birbirinden oldukça farklı mekanik davranışlar sergilemesiyle biliniyor. Sistem, her biri için hem yaygın kullanılan ampirik modellerden daha yüksek tahmin doğruluğu elde etti hem de fiziksel açıdan anlamlı formüller üretti.
Graf tabanlı yapı, malzeme özelliklerini ve bunlar arasındaki ilişkileri bir ağ olarak temsil etmeye olanak tanıyor. Bu sayede sistem, karmaşık veri setlerindeki örüntüleri daha etkili biçimde kavrayabiliyor ve gereksiz karmaşıklıktan kaçınarak özlü denklemlere ulaşabiliyor.
Bu gelişme, özellikle yeni nesil pil malzemeleri, yüksek performanslı çelikler ve esnek elektronik gibi alanlarda malzeme araştırmalarını hızlandırma potansiyeli taşıyor. Araştırmacılar, yoğun zaman ve kaynak gerektiren geleneksel model geliştirme süreçlerinin bu tür veri odaklı yaklaşımlarla kısaltılabileceğini öne sürüyor.
Çalışma, yapay zekanın bilimsel keşif süreçlerindeki rolünü güçlendiren örnekler arasına katılırken yorumlanabilirlik konusundaki tartışmalara da somut bir katkı sunuyor.