研究人員用機器學習開發出同時具堅硬與可壓縮性質的新材料

荷蘭台夫特理工大學助理教授Miguel Bessa及其研究團隊，藉由機器學習的幫助，將原本堅硬易碎的材料，轉換成一種像海綿一樣的新材料，該材料特別之處在於，會一直維持堅硬的狀態，直到施加外力超過臨界值，才會出現可輕易壓縮的狀態。

不過，Miguel Bessa認為，這項研究重要性不在於開發出新材料，而在於開發材料的方法，是借由機器學習幫助完成，減少過去不停實驗，經歷試錯過程的時間。

Miguel Bessa受到了一種可變形的衛星結構啟發，這種衛星設計是可從原本的小封裝中，展開成極大的太陽帆（Solar Sail），因此他也想設計出一種可高度壓縮但同時兼具硬度的材料，如此便能把該材料壓縮至原有體積的一小部分，讓運用該材料製作的自行車、餐桌或是雨傘，能更方便收納。

研究人員採用計算資料驅動的方法，透過選擇材料、長度規模和製造工藝，探索新的超材料（Metamaterial）概念，使其具有不同的特性。在貝氏機器學習的指引下，研究團隊以不同長度比例製造了兩種設計，這些設計將堅硬易碎的聚合物，轉變成輕量、可恢復和可壓縮的超材料。較大型的設計經過調整，可實現最大可壓縮性，可壓縮比例為94%（應變，Strain），可恢復力強度為0.1 kPa，而微型的設計可恢復力強度超過100 kPa，可壓縮比例為80%。

而這類擁有特殊性質的超材料，通常需要透過探索新的幾何形狀，來實現全新的特性和功能，Miguel Bessa提到，過去超材料的設計，仰賴廣泛的實驗以及傳統嘗試錯誤的方法，但他們反轉了開發流程，先利用機器學習探索設計的可能性，以最大程度減少實驗的次數，他認為，人工智慧為尋找寶藏的科學家提供了一份藏寶圖。