Partner: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Odvětví: vývoj materiálů
Jak zabránit tomu, aby se ocel pod náporem vysokých teplot a koroze rozpadla? Na tuto otázku hledá odpověď tým vědců přední německé organizace zaměřené na aplikovaný výzkum Fraunhofer-Gesellschaft. K analýze mikroskopických vrstev ochranných povlaků oceli potřebovali využít pokročilé technologie.
Hledali silného partnera, který bude mít expertní znalosti a zkušenosti s jejich využitím v průmyslu. Spojili proto síly s českým Národním centrem kompetence pro vysoce výkonné počítání (NCK).
„Zabýváme se výzkumem nových ochranných povlaků, které lze aplikovat na ocel pro zvýšení jejich užitných vlastností. Součástí takového výzkumu je tak zjišťování a následná optimalizace parametrů povlaků úpravou výrobního a technologického postupu. Vlastnosti povlaků lze zjišťovat na snímcích vzorků pořízených elektronovým mikroskopem. Jedná se tak o problém analýzy obrazu a za tímto účelem jsme se spojili s odborníky z NCK (IT4Innovations),“ vysvětlil vedoucí výzkumného týmu Fraunhofer, Vladislav Kolarik.
Výzva: Jak pochopit „neviditelné“ části povrchu oceli?
Představte si povrch oceli, který je pod mikroskopem složený z vrstev tenkých jako vlas, plný drobných pórů a trhlinek. Tyto detaily rozhodují o tom, jak dobře materiál odolá vysokým teplotám a korozi. Ruční analýza těchto povlaků vyžaduje spoustu času, často nedokáže zachytit jemné detaily. Jak takovou výzvu vyřešit?
Řešení nabízí kombinace AI, superpočítačů a digitálního dvojčete
Odpověď našli vědci IT4Innovations národního superpočítačového centra v propojení tří moderních technologií – syntetických dat, umělé inteligence a výpočetní síly superpočítačů.
„Potřebovali jsme tréninková data, která by modelům pomohla rozpoznat všechny detaily. Ale označit stovky snímků ručně by trvalo měsíce,“ vysvětluje jeden z vědců týmu IT4I, Petr Strakoš. „Proto jsme vytvořili syntetické snímky, které věrně napodobují reálné struktury a dají se generovat v obrovských objemech.“
K vytvoření virtuální 3D kopie snímků povrchů oceli využil tým IT4I software Blender. Ty zahrnovaly všechny klíčové prvky povlaků – vrstvy slitin, póry, praskliny i oxidy. Výhodou bylo, že mohli rychle měnit parametry – například tloušťku vrstev nebo koncentraci pórů – a generovat různorodé snímky pro trénink.
„Nešlo jen o to vytvořit obrázky,“ dodává Strakoš. „Museli jsme také zajistit, aby model pochopil, co má hledat. Propojení syntetických dat s umělou inteligencí bylo klíčem k úspěchu.“
Superpočítače dodaly celému procesu rychlost
Klasickému počítači by trénink modelu trval týdny, ale díky superpočítači lze zpracovat tisíce snímků během několika dní.
„Výpočetní výkon je nezbytný, když chcete dosáhnout jak rychlosti, tak přesnosti,“ osvětlil Tomáš Karásek, vedoucí Národního centra kompetence pro HPC.
Přečtěte si o dalších úspěšných spolupracích.
Nenechte si ujít žádnou novinku. Sledujte NCK na sociálních sítích.
