Технология дизайн материалы: Дизайн. Материалы. Технология — Журнал СПГУТД
ИРНИТУ-НТСО «Материалы. Технология. Дизайн»
- Приказ №1025-О от 07.12.2012 «о создании НТСО «Материалы. Технологии. Дизайн»»
- Положение «о НТСО «Материалы. Технологии. Дизайн»»
Студенческое объединение «Материалы. Технологии. Дизайн» объединяет бакалавров, магистрантов и аспирантов, способных к самостоятельной научной, творческой и научно-практической деятельности, заинтересованных в повышении своего интеллектуального и культурного уровня, стремящихся к получению глубоких профессиональных знаний в области исследований, связанных с технологией художественной обработки материалов. В нашем научном сообществе ежемесячно проводятся различные мероприятия: конференции, выставки и встречи с мастерами, ювелирами, художниками.
Основными направлениями деятельности являются:
НТСО «Материалы. Технологии. Дизайн» выполняет работы в направлении геммологических исследований и облагораживания ювелирных материалов, занимается разработкой новых технологий и современных решений для ювелирного дизайна.
- изучение процессов и явлений, возникающих в результате художественного проектирования и создания объектов промышленного дизайна;
- освоение методов анализа материалов, технологий и дизайна;
- освоение методов художественного моделирования в ювелирной отрасли;
- проектирование художественно-промышленных изделий;
- обоснование эффективности инновационных проектов в ювелирной промышленности.
Достижения научного объединения за 2018-2019 гг.
XVIII Международная научно-практическая конференция «Перспективы развития горно-металлургической отрасли (Игошинские чтения — 2018)»
- Диплом. 1 место. Номинация «НИРС» Кургуз Любовь Семеновна, Гершкевич Дмитрий Алексеевич
- Диплом 1 степени. Номинация «Лучший доклад». Якунаева А.Л.
- Диплом. 3 место. Дьяченко О.П. Номинация «Лучшая презентация»
XIX Всероссийская НПК с Международным участием «Геонауки -2019»
- Диплом 2 место.
Номинация «Научно-исследовательская работа». Якунаева А.Л. - Диплом 2 место. Номинация «Технологии художественной обработки материалов» Тихонова А.Д.
- Диплом 2 место. Номинация «Ювелирный дизайн». Федоренко В.
- Диплом 1 место в номинации «Технология художественной обработки материалов», Диплом 1 место в номинации «Ювелирные технологии». Судакова В.Ю.
Номинация «Научно-исследовательская работа». Якунаева А.Л.Всероссийский смотр-конкурс конкурс творческих работ студентов и аспирантов «ТХОМ», Ижевск, 2018
- Диплом 3 степени в номинации «Мастерство. Смешанная техника», Шишкова А.А.
- Диплом 2 степени в номинации «Научно-исследовательская работа», Шаульский С.Е.
- Диплом 3 степени в номинации «Живопись», Твердохлебова С.Г.
- Диплом 3 степени в номинации «Мастерство. Керамика», Кривкова Е.В.
Международный конкурс камнерезного и ювелирного искусства «Серебряный бабр 2018» https://www.
istu.edu/news/46594/
- Диплом 3 место, Гершкевич Д.А.
- Диплом специальный приз «Молодые дарования»1 место, Шпынева Е. М.
- Диплом специальный приз «Молодые дарования» 2 место, Комина Л. И.
Международная научно-общественная конференция «Культура – путь в будущее: философия космической реальности и современность» 2019
- Диплом 2 место. Номинация «НИРС», Звонкова Л. М.
- Диплом 1 место. Номинация «НИРС», Судакова В.Ю.
III тур Всероссийской студенческой предметной олимпиады по дисциплине «ТХОМ», г. Санкт-Петербург, 2019
- Диплом 3 степени, Минкова А.О.
XI-ая Международная научно-практическая конференция «Наука и образование в области технической эстетики, дизайна и технологии художественной обработки материалов», г. Санкт-Петербург, 2019
- Диплом 2 место в номинации «Ювелирный дизайн», Звонкова Л. М.
М.Международный конкурс камнерезного и ювелирного искусства «Серебряный бабр 2019»
- Диплом в номинации «Выбор жюри» Звонкова Л.М.
I международная студенческая художественная выставка-конкурс «Визуальные искусства в XXI» https://www.istu.edu/news/52051/
- Диплом 3 степени в номинации «Станковая живопись. Тематическая постановка» Ковтун Алена
- Диплом 2 степени в номинации «Рисунок. Натюрморт» Соболева София
- Диплом 3 степени в номинации «Рисунок. Натюрморт» Орлова Софья
- Диплом 3 степени в номинации «Прикладное искусство» Эрдман Александра
- Диплом 2 степени в номинации «Ювелирное искусство» Гершкевич Дмитрий
- Диплом 3 степени в номинации «Ювелирное искусство» Шелковникова Ирина
- Диплом 1 степени в номинации «Дизайн аксессуаров» Кургуз Любовь
- Диплом 3 степени в номинации «Дизайн аксессуаров» Макаров Алексей
-
Диплом 1 степени в номинации «Новые технологические решения» Якунаева Анастасия. Украшения-трансформер «Архитектурный ансамбль»
Украшения-трансформер «Архитектурный ансамбль»Карта сайта
Размер
A A A
Интервал
=
Цвет
A A A
Закрыть
- Главная
- Периодические издания
|
|
Подписные журналыПодписные газеты
Наши телефоны
Санкт-Петербург | Итоги V Международного конгресса «Дизайн.
Материалы. Технология»
С 18 по 23 апреля 2022 года в Санкт-Петербургском государственном университете промышленных технологий и дизайна проходил V Международный конгресс «Дизайн. Материалы. Технология».
Общая тема конгресса: «Научно-технологическое искусство в современных образах объектов дизайна в развитии традиционных культур РФ».
Мероприятия, проводимые в рамках конгресса:
В мероприятии приняли участие студенты из более 20 вузов из разных уголков России, в том числе: ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина», ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет», ФГБОУ ВО «Алтайский государственный институт культуры», ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова», ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт», ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» и другие.
Формат проведения мероприятия был смешанным. Онлайн-трансляция осуществлялась на платформе «Точка кипения — ПромТехДизайн». В олимпиаде приняли участие 37 студентов. На конференции было представлено 30 докладов. Были приняты к опубликованию в сборнике конференции более 70 научных работ.
Итоги мероприятия:
Итоги III-его тура Всероссийской студенческой предметной олимпиады по дисциплине «ТХОМ»
Итоги XIV-я Международной научно-практической конференции «Наука и образование в области технической эстетики, дизайна и технологии художественной обработки материалов»
Итоги выставки работ «Художественная 3D-визуализация объектов дизайна»
Программа V Международного конгресса «Дизайн.
Материалы. Технология»
Поздравляем всех победителей и призеров и до новых встреч!
Контактная информация:
Структурное подразделение: Институт прикладного искусства.
Адрес: 190068, г. Санкт-Петербург, Садовая ул., д. 54, каб. 604.
Контактное лицо: Смирнова Анастасия Михайловна.
Е-mail: [email protected]
Студентам рассказали о правилах пожарной безопасности
В Техникуме технологий и дизайна Технологического университета 26 апреля состоялась встреча студентов с сотрудником МЧС.
17:27 27.04.2022 Технологический университет — Королёв
Учащиеся кафедры компьютерного дизайна Института перспективных технологий и индустриального программирования РТУ МИРЭА приняли участие V Международном конгрессе «Дизайн.
Материалы. Технология», проходившем в СПбГУПТД в г. Санкт-Петербурге18–23 апреля в Санкт-Петербургском государственном университете промышленных технологий и дизайна состоялся V Международный конгресс «Дизайн.
13:55 27.04.2022 МИРЭА — Москва
Сотрудник МЧС рассказал студентам о правилах пожарной безопасности
В Техникуме технологий и дизайна Технологического университета 26 апреля состоялась встреча студентов с сотрудником МЧС.
15:05 26.04.2022 Технологический университет — Королёв
Студент АГИК – победитель Всероссийской студенческой предметной олимпиады по дисциплине «Технология художественной обработки материалов»
Студенты 4 курса ДС-191 Бородина А. и Глуменко К. приняли участие в V Международном конгрессе «Дизайн.
15:38 26.04.2022 АГИК — Барнаул
Заседание секции «Цифровые технологии: настоящее и будущее»
20 апреля в Тольяттинской академии управления состоялось заседание секции «Цифровые технологии: настоящее и будущее».
19:17 25.04.2022 ТАУ — Тольятти
Вторая всероссийская научная конференция «Востоковедные полевые исследования»
20 – 21 апреля 2022 года состоялась Вторая всероссийская научная конференция «Востоковедные полевые исследования»
Организатором конференции выступил: Институт Востоковедения Российской академии наук.
12:51 25.04.2022 КалмГУ — Элиста
СПГУТД Торжественная церемония открытия соревнований прошла в зале ученого совета на Большой Морской, 18.
СПГУТД СПбУ МВД России Топ-10 событий от библиотек Красногвардейского района уже ждут вас в традиционной афише.
Красногвардейский район СПХФУ СПХФУ Ежегодно 30 сентября устные и письменные переводчики во всем мире поздравляют друг друга с профессиональным праздником — Международным Днем Перевода.
СПХФУ СПХФУ ГУАП Академия цифровых технологий 30 сентября 1991 года утвердили Международный день перевода. В России, как и во всем мире, в 2022 году в этот день проводятся праздничные и образовательные мероприятия для представителей профессии — ученых, педагогов и студентов.
СПХФУ Как известно, сто лет назад летом 1922 года состоялся первый выпуск петроградского химико-фармацевтического Института.
СПХФУ Ежегодно 30 сентября устные и письменные переводчики во всем мире поздравляют друг друга с профессиональным праздником — Международным Днем Перевода.
СПХФУ Федеральное агентство новостей Дорожная авария с участием грузовика и трактора произошла во Всеволожском районе Ленинградской области.
ИА Невские Новости Фото: «ДТП и ЧП | Санкт-Петербург» ДТП с акробатическим этюдом мешает движению на одной из набережных Василеостровского района Петербурга днем 5 октября.
Фонтанка Житель Петрозаводска ехал в Беларусь покупать иномарку, и решил обменять рубли на евро в Северной столице.
Конкретно.Ру ФОТО Pixabay Выходят из красной зоны Несмотря на то что Северная столица по уровню заболеваемости коронавирусом обгоняет Москву,
С.
-Петербургские ведомости
До беременности вес молодой мамы составлял всего 30 килограммов.
ФОТО Unsplash
В Санкт-Петербурге приняли роды у несовершеннолетней школьницы весом 38 килограммов.С.-Петербургские ведомости Новости — Медицина Денис Заславский: Я убежден, что детским дерматологом должен быть педиатр по образованию Дерматологические заболевания у детей почти всегда проявляются не только поражениями кожного покрова:
СПбГПМУ Закон будет приостановлен, но только частично и всего на один год. В Смольном уверены, что этого срока достаточно для того, чтобы доработать скандальный документ.
Business FM 7 октября в 12.00 в Главном здании Российской национальной библиотеки (Садовая ул., 18) состоится официальное открытие V Всероссийского фестиваля «Книжный маяк Петербурга».
Российская национальная библиотека В пятницу, 07 октября, в 00.
10, смотрите премьерную серию документального проекта «Они потрясли мир.С.-Петербургские ведомости
Дизайн и технологии — Материалы
Изучение дизайна и технологий предоставляет широкий спектр возможностей и опыта, которые накапливают знания и понимание для проектирования предпочтительного будущего. Это направлено на повышение конкурентного преимущества Австралии и повышение уровня жизни.
Учащиеся 9-х и 10-х классов, изучающие дизайн и технологии – материалы, имеют возможность создавать дизайнерские решения, демонстрирующие разнообразие и повышающие их способность управлять проектами. Студентов учат, как применять методы для генерации творческих идей и разработки инновационных решений. Дизайн-проекты включают ряд материалов, процессов и интегрированных систем в зависимости от потребностей решения.
Студенты изучают технологические инновации и мир дизайна, направленный на улучшение жизни людей. Они становятся критическими наблюдателями окружающего мира, оценивая:
• Как можно улучшить существующие конструкции
• И как можно определить и решить новые потребности и возможности.
Учащиеся учатся эффективно и творчески реагировать, применяя методологию проектирования. Это развивает их уверенность и компетентность в реагировании на проблемы и разработке качественных дизайнерских решений.
• Большую часть времени студенты тратят на разработку дизайн-проектов с использованием различных материалов, инструментов и машин в безопасной рабочей среде.
• Теоретические концепции и развитие навыков изучаются с помощью подхода к обучению на основе проектов.
• Учащиеся также создают фолио по дизайну, в котором документируются процессы, которые они используют, и они применяют компьютерное проектирование для представления идей и эффективного общения.
Контактный телефон
Начальник отдела: Даррен Вудроу
Электронная почта: [email protected]
9-й класс
Дизайн и технологии. Материалы
Учащиеся развивают понимание следующего:
• Как определять проблемы и возможности
• Методы, используемые для исследований и исследований существующие решения и источники вдохновения
• Как анализировать данные и информацию
• Необходимость обосновывать и оценивать идеи
• Как можно использовать экспериментирование, чтобы продвинуться вперед и найти превосходные решения.
Учащиеся развивают навыки в следующих областях:
• Применение процесса проектирования
• Эффективное представление дизайнерских идей и решений посредством создания эскизов вручную и автоматизированного проектирования
• Управление ресурсами и создание качественных дизайнерских решений
• Безопасное использование рук и машин инструменты и процессы И/ИЛИ компьютерные приложения и технологии для создания творческих, инновационных и предприимчивых дизайнерских решений
• Написание отчетов
Материалы по дизайну и технологиям — позволяет учащимся разрабатывать и создавать решения, основанные на нескольких материалах. Сюда входят пластмассы, древесина, металл, текстиль и электроника. Проекты должны быть эстетичными и функциональными и предпочтительно включать в себя новые и устойчивые технологии.
Структура оценивания
Задание 1 – Дизайн-проект 1
Задание 2 – Дизайнерский пример
Задание 3 – Дизайн-проект 2
10-й класс
Дизайн и технология – изучение материалов
4 :
• Концепции и процессы дизайна
• Влияние прошлых, текущих и новых технологий
• Методы, используемые дизайнерами, и их влияние на мир
• Как применять методы для творчества
• Методы эффективного общения – графические и письменные.
• Методы управления проектом
Учащиеся развивают навыки в следующих областях:
• Применение процесса проектирования
• Визуальная коммуникация — рисование вручную и компьютерное проектирование
• Управление ресурсами и создание качественных проектных решений
• Безопасное использование ручные и механические инструменты и процессы И/ИЛИ компьютерные приложения и технологии для создания творческих, инновационных и предприимчивых проектов
• Написание отчетов
Дизайн и технология — Материалы; предоставляет студентам возможности для проектов, которые требуют применения процесса проектирования, и позволяет им применять ряд новых навыков, в том числе: серебряное дело, восковое литье, 3D-печать, сварку, работы по дереву и проектирование систем.
Проекты должны быть эстетичными, функциональными, устойчивыми и учитывать производственные требования. Установлены прочные связи с материалами, компонентами и процессами, которые используются в промышленности, и с тем, как предприятия конкурируют.
Структура оценивания
Задание 1 – Дизайнерский пример
Задание 2 – Дизайн проект 1
Задание 3 – Дизайн проект 2
Задание 4 – Экзамен за семестр 2
11 класс
Дизайн и технология Курс HSC требует, чтобы учащиеся выполнили основной проект и фолио, что составляет 60% от внешней оценки.
Технологии и процессы, выбранные для проекта, определяются тем, что наиболее подходит для решения.
Учащиеся развивают понимание следующего:
• Взаимосвязь дизайна, технологического общества и окружающей среды
• Творчество, инновации и предпринимательская деятельность – Экскурсия в 3М.
• Техники, которые можно применять для творчества
• Методы эффективного общения – визуальные и письменные.
• Методы управления и производства качественных проектов – Экскурсия в музей Powerhouse.
• Современные и новые технологии
Учащиеся развивают навыки в следующих областях:
• Применение методологии проектирования (процесс)
• Методы исследования
• Визуальная коммуникация — создание эскизов от руки и автоматизированное проектирование
• Управление ресурсами и создание качественных проектных решений
• Безопасное использование ручных и механических инструментов и эффективное использование САПР для производства творческий, инновационный и предприимчивый дизайн
• Написание и представление отчетов (портфолио)
Дизайн и технология — Материалы – позволяет учащимся производить продукты, системы или среды с использованием широкого спектра материалов и технологий в условиях мастерской.
Материалы могут включать пластик, древесину, текстиль или металл, а используемые технологии варьируются от механических до электронных и роботизированных систем.
Учащимся, изучавшим робототехнику, рекомендуется применять свои знания для удовлетворения реальных потребностей в этой предметной области.
Структура оценивания
Задание 1 – Промышленный дизайн / маркетинг
Задание 2 – Мини-крупный проект, определенный учащимся
Задание 3 – Экзамен за второй семестр
Материалы по дизайну | НИСТ
Создание инноваций с помощью инициативы Materials Genome
«Если бы я сказал вам ингредиенты для суфле и сказал, иди и сделай одно, у тебя были бы проблемы, если бы я не сказал тебе, как», — говорит Джим Уоррен, рассматривая четыре образца металлической пасты. через его стол.
Между образцами не так много видимых различий, отмечает Уоррен.
Но то, как они будут работать с течением времени, может сильно различаться. Два его образца представляют собой стали, которые имеют одинаковый состав или «ингредиенты», но по-разному охлаждались во время производства.
«Материаловедение — это буквально то же самое, что и приготовление суфле», — добавляет Уоррен. «Не метафора, а то же самое. Когда я делаю материал, важен не только его состав, процесс и способ его изготовления определяют его свойства. Потому что суфле — это материал».
Сидя и разговаривая с Уорреном вот так, легко понять, почему его часто спрашивают о The Great British Bake Off , хотя он и не повар. Судя по его описанию, изобретение новых материалов очень похоже на популярное телевизионное шоу, где участникам дают различные ингредиенты и просят приготовить незнакомую выпечку с минимальными инструкциями. Что часто отличает победителя от проигравшего на шоу, так это знание того, как ингредиенты будут работать в различных условиях.
Точно так же то, что часто отделяет изобретение успешного нового материала от неудачи, — это знание того, как ингредиенты будут вести себя при различных способах обработки.
Соедините и сварите яйца и молоко одним способом, и вы получите суфле. Соедините их другим способом, и вы получите яичницу-болтунью. Охладите или «закалите» сталь одним способом, и вы получите что-то прочное. Закалите его другим способом, и вы получите что-то очень хрупкое и слабое.
Безусловно, приготовление пищи на кухне намного дешевле и (обычно) не так рискованно, как разработка чего-то вроде новой и улучшенной стали. Но это сравнение делает работу, которую Уоррен курирует в NIST и которая называется «Инициатива генома материалов» (MGI), легко понять и понять. Шеф-повар со временем учится готовить сложное суфле. Ученый со временем узнает, как сделать сложный материал.
Кредит: Н. Ханачек/NIST
Каждая «вещь» состоит из материалов — дороги, двигатели и медицинские приборы, и это лишь несколько примеров. На протяжении столетий изобретение и разработка новых материалов для промышленного применения требовали много времени и огромного количества проб и ошибок.
Этот процесс также включал в себя тщательное и кропотливое ведение записей. Все это может сделать разработку новых материалов дорогой и медленной.
Ускорение процесса могло бы сэкономить время и деньги и стимулировать большое количество инноваций во многих секторах экономики, говорит Уоррен.
«Смысл MGI в том, чтобы сделать его точным, быстрым и интегрированным, чтобы вы могли делать прогнозы и проектировать материалы с желаемыми свойствами», — добавляет Уоррен.
MGI была запущена в 2011 году как межведомственная инициатива, при этом NIST играет ведущую роль в программе, помогая создавать политику, ресурсы и инфраструктуры, которые будут поддерживать учреждения США в их работе по обнаружению, производству и внедрению передовых материалов. быстро за меньшую стоимость.
Общая идея заключалась в том, чтобы объединить лучшее из вычислительной техники, включая искусственный интеллект и машинное обучение, с лучшими идеями, доступными в мире материаловедения, чтобы сократить время разработки новых продуктов и сделать США более конкурентоспособными в производстве в самых высоких -спрос, развивающиеся рынки технологий.
MGI в первую очередь признала, что разработка передовых материалов будет иметь решающее значение для решения задач в области энергетики, суперкомпьютеров, национальной безопасности и здравоохранения.
В начале, когда MGI была впервые создана, прогресс был медленным, поскольку ее создатели создавали свою инфраструктуру информационных технологий. Сначала должны были быть способы сбора информации о материалах, а затем ее хранения и обработки. Вычислительная мощность должна была удовлетворить потребности новаторов.
Одна из ранних историй успеха MGI возникла в мире металлургии, когда Монетный двор США попросил ученых NIST поработать над новой формулой для национальной пятицентовой монеты. Учитывая растущий мировой спрос на никель в качестве легирующего элемента, изготовление никелевых монет становилось дорогостоящим делом, при этом производство каждой монеты стоило целых 7 центов.
При разработке новой монеты правительственные учреждения США, такие как NIST, используют «фиктивный» оттиск, чтобы не нарушать правила борьбы с подделкой.
Здесь Марта Вашингтон в мафиозной кепке заменяет Томаса Джефферсона.
Кредит: К. Ирвин/NIST
«На самом деле это была история работы в обратном направлении, — говорит Карелин Кэмпбелл, руководитель группы, работавшей над изменением рецептуры никеля. Вместо того, чтобы начинать с материала и разрабатывать продукт с учетом ограничений этого материала, исследователи начали со списка потребностей Монетного двора и разработали материал для удовлетворения потребностей продукта. Все, что они делали, должно было работать с использованием существующего оборудования, принадлежащего Министерству финансов.
Чтобы сделать новый никель, NIST использовал доступную в настоящее время инфраструктуру MGI (которая включает в себя некоторые экспериментальные данные и множество передовых, относительно новых вычислительных инструментов) для разработки другого класса материалов для монет всего за 18 месяцев — значительно меньше, чем три месяца.
— к пятилетнему сроку, обычно требуемому для таких материалов. Затем команда предоставила данные для разработки инфраструктуры инновационных материалов, что упростило разработку новых материалов для монет в будущем.
«Одна из главных целей MGI — сделать данные о материалах более доступными и пригодными для повторного использования, — говорит Кэмпбелл. «Я считаю, что это первые материалы для чеканки монет, разработанные компьютером».
Монеты и никелевые сплавы знакомы, но MGI также создан для поощрения фундаментальных исследований, необходимых для новых и новаторских материалов, таких как графен, который был открыт в 2004 году с использованием скотча и куска того же скромного материала, из которого делают карандаши. точки: графит.
Графен иногда называют первым в мире двумерным материалом. Хотя его толщина составляет всего один атом, он невероятно прочен и имеет чрезвычайно высокую температуру плавления. Он также может проводить электричество и является прозрачным.
Все эти характеристики делают материал невероятно перспективным для улучшения электронных устройств, освещения, солнечных батарей и аккумуляторов.
Но прежде чем с помощью этого чудесного материала можно будет выполнять какие-либо крупномасштабные прикладные работы, необходимо собрать основную информацию. На самом деле никто не знает, как лучше всего обращаться с графеном и транспортировать его, а стандартов для его производства не существует. Также неясно, как могут измениться его свойства после воздействия высоких температур.
В янв0147 АКС Нано . Смоделировав расплав графеновых листов, они обнаружили, что при нагревании выше 1600 К (примерно 1327°С или 2420°F) материал переходит в вязкое жидкое состояние, при этом сами листы сминаются, как бумага, а графен разрушается. становятся «пенистыми» при охлаждении до стеклообразного состояния. Эти качества делают его отличным смазочным материалом при высоких температурах и возможным фильтрующим материалом при комнатной температуре.
Материал также может оказаться мощным средством пожаротушения.
Эта компьютерная модель показывает, что происходит, когда вы расплавляете листы графена в жидкости, а затем замораживаете эту жидкость. Листы расплавленного графена мнутся, как бумага, и превращаются в пенообразную субстанцию. Этот вспененный материал потенциально полезен в качестве фильтров и датчиков (если вы нанесете на них покрытие) и изоляторов (поскольку отверстия не проводят много тепла). Каждый лист окрашен по-разному, чтобы облегчить визуализацию.
Кредит: Ся-Вэньцзе, Ризван Кахраман/Университет штата Северная Дакота
Эта информация может оказаться чрезвычайно полезной для других людей во всем мире, которые хотят использовать графен в производстве. MGI использует искусственный интеллект (ИИ), чтобы помочь исследователям найти приложения, использующие новые свойства этих материалов.
Хотя многие люди думают об ИИ как о силе роботов-пылесосов и других предметов домашнего обихода, искусственный интеллект в широком смысле относится ко всему, что делают машины и когда-то делали только люди.
Машинное обучение, которое является подмножеством ИИ, представляет собой процесс, который ищет шаблоны в наборах данных и использует эти шаблоны для прогнозирования или классификации того, что важно, а что нет. Обучение происходит, когда вычислительный подход улучшается путем проб и ошибок.
Когда-то это казалось научной фантастикой, но в последнее время машинное обучение превратилось в обширную область реальных исследований, поскольку исследователи научились лучше понимать, как правильно применять ИИ для решения реальных проблем.
«Когда вы хотите спроектировать материал, у вас есть много вариантов», — объясняет Бегум Гулсой, заместитель директора Центра иерархического проектирования материалов (CHiMaD), спонсируемого NIST чикагского центра передового опыта для передовые исследования материалов, созданные в 2014 году. «Это похоже на попытку найти микроскопическую точку в большой коробке. То, что вы пытаетесь сделать, это сделать обоснованные предположения, которые приблизят вас к ответу, поэтому поиск станет намного меньше.
ИИ и машинное обучение могут направлять процесс проектирования таким образом, чтобы приблизить нас к искомым точкам. Как только мы поэкспериментируем, мы действительно сможем работать с гораздо большей точностью, чем в противном случае».
CHiMaD объединяет широкий круг промышленных партнеров и консультантов, чтобы сосредоточиться на целях MGI, включая компании, работающие в области проектирования конструкций, полупроводников, программного обеспечения и ИТ-услуг, химического машиностроения и даже производства конфет. Центр особенно заинтересован в обмене опытом и обучении студентов принципам проектирования материалов и MGI, которые они впоследствии могут использовать в промышленных или академических условиях. На сегодняшний день центр работал с более чем 300 студентами, аспирантами, исследователями и специалистами с докторской степенью, рассказывая им о ценности изучения новых материалов и обмена тем, что они узнали, с другими в государственном и частном секторах для продвижения всего.
поле материалов будущего.
«Многие компании видят ценность в возможности проектирования материалов, что говорит вам о применимости MGI к различным концепциям и промышленным условиям», — говорит Гулсой. «Все сводится к тому, чтобы точно определить, каковы ваши требования и ограничения. Вы все, в конце концов, проектируете материал, пытаетесь ли вы сделать самый гладкий шоколад или самый прочный металлический сплав… ход мыслей одинаков».
Но обучение компьютеров работе с данными сопряжено с множеством проблем.
«Сегодня существует множество методов машинного обучения, — говорит Боб Ханиш, научный сотрудник Национального института стандартов и технологий, специализирующийся на хранении и поиске данных. «Но есть много подводных камней. … Без контекста результаты любого алгоритма машинного обучения будут просто мусором».
Слишком мало данных может дать вам ложное чувство уверенности в результатах. Ханиш говорит, что без достаточного количества образцов некоторые тонкие различия могут быть упущены.
«И это часто имеет место в материаловедении; просто существует не так много существующих данных по рассматриваемым материалам».
Чтобы проиллюстрировать свою точку зрения, Ханиш приводит печально известную поучительную историю из биологии. Был разработан алгоритм, позволяющий отличать изображения собак от изображений волков с высокой степенью точности. Когда люди вернулись и изучили фотографии, они поняли, что все изображения волков были сделаны в снегу по чистому совпадению. Компьютер распознал обстановку, а не что-то конкретное о собаках или волках, объясняет Ханиш. Отсутствовали как качество данных, так и контекст, что делало результаты надежными, но ошибочными.
Подобным образом изображения микроструктуры материалов можно маркировать в соответствии с их свойствами и эксплуатационными характеристиками, а затем каталогизировать. Через некоторое время данная система машинного обучения начнет обнаруживать закономерности. Но это всего лишь упражнение по сбору данных. Алгоритмы машинного обучения ничего не знают о физическом мире, пока мы не расскажем им об этом, поэтому поиск контекстной информации для ввода в систему является ключевым моментом.
А для материалов информация может быть гораздо более сложной, чем просто «снег» или «нет снега».
Для материалов это означает многое из того, о чем Джим Уоррен говорил со своими образцами стали: список ингредиентов, производственный процесс, «то есть рецепт суфле», — говорит Уоррен. Это также означает то, что исследовательские группы Дугласа и Кэмпбелла обнаружили при работе с никелем и графеном: время закалки, динамика смятия и стабильность при высоких температурах.
После определения потребностей в данных материаловеды используют модели, чтобы сузить пробелы в знаниях. Идея состоит в том, чтобы ускорить скорость открытия путем объединения экспериментов и моделирования.
Делиться всеми открытиями гораздо сложнее, чем просто выбрасывать информацию во всемирную паутину, чтобы кто-нибудь случайно ее не нашел. Исследователи не всегда используют одну и ту же терминологию для описания одинаковых тем, процессов и материальных компонентов.
Чтобы помочь, NIST разрабатывает веб-реестр ресурсов материалов, и издатели данных, которые хотят представить свою работу, должны использовать предопределенный словарь из списка, разработанного Ханишем и его командой.
Ученые NIST также сотрудничают с другими исследовательскими институтами и частными компаниями для разработки баз данных. Например, в прошлом году группа, в которую входили исследователи из NIST, Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики, Северо-Западного университета и компании Citrine Informatics из Силиконовой долины, объявила, что смогла использовать методы машинного обучения для поиска быстрый способ открыть и улучшить металлическое стекло за долю времени и затрат, ранее оцененных для материала.
Хотя металлическое стекло редко обсуждается за пределами мира прикладной физики и материаловедения, оно стало своего рода священным Граалем для некоторых исследовательских групп. Большинство металлов имеют упорядоченную атомную структуру, что делает их жесткими. Стекла, будь то металлические или более привычные силикатные материалы, из которых изготавливают обычную стеклянную посуду, являются аморфными, с более рандомизированной молекулярной структурой, которая больше напоминает жидкость, чем твердое тело.
Однако, в отличие от обычного стекла, этот новый материал может проводить электричество, он чрезвычайно прочен и может служить отличным покрытием для стали или других строительных материалов.
На сегодняшний день ученые не определили по-настоящему предсказательную модель, объясняющую, почему одна смесь элементов образует стекло, а другая смесь тех же или подобных элементов — нет. За последние 50 лет ученые определили и свели в таблицу около 6000 комбинаций различных материалов в поисках материала, с небольшим прогрессом. Используя машинное обучение, команда, финансируемая MGI, смогла изготовить и проверить более 20 000 новых металлов на предмет их способности формировать очки за один год.0147 Научные достижения в апреле 2018 г.
Кредит: Ивонн Танг/Национальная ускорительная лаборатория SLAC
Было полезно иметь частную компанию, вовлеченную в проект металлического стекла, говорит Уоррен, руководитель MGI. «Они верят в ИИ.
У них также есть опыт работы в промышленности, и они знают, что нужно отрасли».
Но существование MGI в качестве предприятия государственного сектора является важным способом устранения рисков для компаний, которые хотят работать с новыми материалами. Как и при создании Интернета, государственные инвестиции приносят большую отдачу, когда инфраструктура доступна для всех, кто хочет ее использовать.
«MGI — это, по сути, очень похожий аргумент в пользу инфраструктуры», — говорит он, отмечая, что отчет за 2018 год показал, что эта инициатива может приносить экономике США от 123 до 270 миллиардов долларов в год. «Как только мы его построим, появятся всевозможные новые бизнес-модели. И это хорошо для развития отрасли материалов».
Материалы и моделирование и вычислительное материаловедение
Введите адрес электронной почты5 Технологические тенденции, ускоряющие проектирование передовых материалов в 2021 году
Исторически сложилось так, что разработка передовых материалов требовала значительного терпения.
Профессионалы в некоторых творческих и научных областях могут видеть результаты своей работы прямо у себя на глазах, но инженерам-материаловедам всегда приходилось ждать, пока их проекты будут изготовлены, а затем тестировать, чтобы увидеть, будут ли характеристики нового материала соответствовать ожиданиям.
В последнее время, однако, несколько новых технологий позволяют инженерам-материаловедам более свободно переделывать и выполнять итерации, чтобы гораздо быстрее увидеть результаты своей работы. В результате команды дизайнеров и инженеров, разрабатывающие передовые материалы, могут тестировать больше идей, находить больше решений насущных проблем быстрее, чем когда-либо.
Вот пять новых революционных технологических тенденций для дизайнеров передовых материалов.
1. Машинное обучение и искусственный интеллект. Рост машинного обучения (МО) и искусственного интеллекта (ИИ), вероятно, является единственным наиболее значительным достижением в области проектирования передовых материалов за последнее десятилетие.
Алгоритмы машинного обучения просто делают дизайн материалов намного более интуитивным, чем раньше. Они позволяют инженерам-материаловедам вносить изменения в конструкцию и немедленно получать отзывы о том, как работает новый материал.
Тем временем искусственный интеллект помогает дизайнерам делать открытия, которые приводят к изменениям конструкции материалов. Как люди, мы можем наблюдать за природными явлениями, разрабатывать математические модели для их объяснения и, в конечном итоге, пытаться воспроизвести их в процессе проектирования материалов. Но инструменты ИИ, по сути, устраняют промежуточный шаг, раскрывают физические законы и решают проблемы, даже не прибегая к решению уравнений. Эта технология произвела революцию в таких областях, как биология и медицина, и в ближайшие годы она будет оказывать все более существенное влияние на область проектирования материалов.
2. Облачные вычисления. Усовершенствованный дизайн материалов требует серьезной вычислительной мощности, которая до недавнего времени была в основном доступна только в исследовательских лабораториях.
Сегодня общедоступное облако позволяет исследователям временно раскручивать огромные ресурсы, платя только за то, что они используют.
Преимущества облака в полной мере показаны в моем курсе Массачусетского технологического института по дизайну материалов, который я в настоящее время преподаю в режиме реального времени/удаленно из-за пандемии COVID. Хотя студенты не могут посещать кампус Массачусетского технологического института, они все равно могут писать и запускать код в облаке прямо из своих браузеров. Тот момент, когда люди пишут свой первый алгоритм машинного обучения, часто является предметом большой гордости. И это возможно благодаря широко доступным (и простым) облачным вычислениям.
3. Наноинженерия. Появление наноинженерии, в которой проектирование осуществляется в наномасштабе, позволило инженерам улучшить внутреннюю структуру материалов. Благодаря этому процессу они могут более точно имитировать свойства чрезвычайно прочных натуральных материалов, таких как шелк паука.
Наноинженерия работает в таком маленьком масштабе, что его трудно вообразить.
Чтобы проиллюстрировать, насколько малы мы говорим: разница в масштабе между нанометром и метром аналогична разнице между детским шариком и всей землей. Создается впечатление, что у инженеров-материаловедов теперь есть огромный холст для работы, и до сих пор они использовали только 1% или меньше его. Наноинженерия открывает другие 99%.
4. Дополненная реальность. Обычно под дополненной реальностью (AR) подразумевается наложение цифровой информации на реальный физический мир. Например, загрузив приложение от мебельной компании, потребители смогут указать смартфоном на детали, разбросанные по полу в гостиной, и получить инструкции по сборке.
В другом типе дополненной реальности инженеры-материаловеды могут разработать новый материал, а затем увидеть на экране компьютера фактические силы и их влияние на материал. Технически это цифровая информация, наложенная на другую цифровую информацию (а не на реальный мир), но эффект на дизайнеров такой же, как и у более традиционных программ дополненной реальности.
5. 3D-печать. Наконец, рост высокоточной 3D-печати на микроуровне помещает «материалы» в «дизайн материалов». Вместо того, чтобы ждать неделями, чтобы увидеть, как проекты воплощаются в жизнь с помощью прототипов производителей, инженеры могут использовать 3D-принтеры в своих лабораториях (или, в зависимости от их бюджета, даже в своих подвалах) и почти в реальном времени видеть реальные результаты своих усилий. А для людей, не имеющих готового доступа к 3D-принтеру, такие компании, как Amazon, теперь предлагают 3D-печать в качестве опции «как услуга».
Хотя массовая 3D-печать еще не достигла наномасштаба, многие 3D-принтеры на рынке позволяют дизайнерам печатать в масштабе десятков микрометров; более дорогие машины работают на микроскопическом уровне и, как ожидается, скоро достигнут нанометрового разрешения. Другими словами, современные технологии позволяют дизайнерам печатать то, что они могут, а не могут видеть.
Сочетание искусственного интеллекта и дополненной реальности впервые позволяет людям интерактивно проектировать в «предельном» масштабе атомов.