利用人工智能設(shè)計(jì)透明窗戶涂料為建筑物降溫
隨著氣候變化加劇夏季炎熱,對(duì)建筑物降溫技術(shù)的需求也在不斷增長(zhǎng)。最近,韓國(guó)慶熙大學(xué)和圣母大學(xué)研究人員在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)能源快報(bào)》上報(bào)告稱,他們利用先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)和人工智能(AI)設(shè)計(jì)了一種透明的窗戶涂料,可在不消耗能源的情況下降低建筑物內(nèi)部的溫度。
研究估計(jì),制冷約占全球能源消耗的15%。這一需求可以通過一種窗戶涂層來降低,該涂層能阻擋太陽(yáng)的紫外線和近紅外光,太陽(yáng)光譜中的這兩種光通常會(huì)透過玻璃使封閉房間升溫。 如果窗戶涂層以特定的波長(zhǎng)從其表面輻射熱量,那么能源消耗可能會(huì)進(jìn)一步減少。然而,很難設(shè)計(jì)出既能滿足這些標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)又能傳輸可見光的材料,這意味著它們不能干擾視線。 此次,該團(tuán)隊(duì)著手設(shè)計(jì)一種“透明輻射冷卻器”(TRC)。他們構(gòu)建了TRC的計(jì)算機(jī)模型,該模型由二氧化硅、氮化硅、氧化鋁或二氧化鈦等常見材料組成,在玻璃底座上形成交替薄層,頂部覆蓋一層聚二甲基硅氧烷薄膜。 研究人員使用機(jī)器學(xué)習(xí)和量子計(jì)算指導(dǎo)的迭代方法優(yōu)化了層的類型、順序和組合,其中量子計(jì)算使用的是亞原子粒子存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。這種計(jì)算方法可比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快、更好地進(jìn)行優(yōu)化,可以在幾分之一秒內(nèi)有效地測(cè)試所有可能的組合。這就產(chǎn)生了一種新涂層設(shè)計(jì),其性能優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的TRC。 研究人員說,在炎熱干燥的城市,與傳統(tǒng)隔熱降溫玻璃窗戶相比,優(yōu)化后的TRC可能會(huì)減少31%的制冷能耗。他們指出,這一成果還可應(yīng)用于轎車和卡車的窗戶等其他方面。此外,其量子計(jì)算優(yōu)化技術(shù)也可用于設(shè)計(jì)其他類型的復(fù)合材料。 關(guān)鍵詞: 人工智能
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