Исследователи разработали самовосстанавливающийся асфальт с использованием биомассы и искусственного интеллекта

Проблема выбоин на дорогах Великобритании требует масштабных затрат на ремонт, что приводит к недовольству водителей. Новые исследования, поддерживаемые искусственным интеллектом Google Cloud, предлагают решение в виде самовосстанавливающихся дорог, использующих биомассу.

Ведущие ученые из Королевского колледжа Лондона в партнерстве с Университетом Суонси и чилийскими учеными создали новый вид асфальта, который способен восстанавливать трещины сам по себе, что уменьшает необходимость в ручном обслуживании. Этот материал черпает вдохновение из природы, подражая самовосстанавливающимся свойствам деревьев и некоторых животных, с целью создания более прочных и устойчивых дорожных покрытий.

В Великобритании ежегодно производится более 20 миллионов тонн асфальта для строительства и обслуживания дорог, что является крупным производственным процессом. Несмотря на усилия по внедрению более устойчивых методов, включая переработанные материалы, проблема трещин и выбоин остается актуальной.

Искусственный интеллект: новый подход

Причины появления трещин в асфальте еще не до конца изучены, но часто они связаны с затвердеванием битума — черного вещества, входящего в состав асфальтовых смесей, из-за окислительных процессов. Ученые работают над пониманием этого процесса, чтобы найти способы его предотвращения и эффективно «зашивать» асфальт.


Лабораторные испытания подтвердили, что новый асфальт может заживлять микротрещины менее чем за час. Процесс самовосстановления осуществляется с помощью натуральных микрокапсул спор и восстанавливающих агентов на основе отходов.

Команда исследователей применяла машинное обучение для анализа органических молекул в битуме. Они создали новую модель данных для ускорения атомистического моделирования, что способствовало более быстрым и экономически эффективным исследованиям окисления битума и образованию трещин.

Кроме того, исследователи работали с Google Cloud над созданием инструментов для определения химических свойств, что позволяет разрабатывать виртуальные молекулы с конкретными целями, аналогично методам, используемым в фармацевтике.

Доктор Франциско Мартин-Мартинес, специалист по вычислительной химии из Королевского колледжа Лондона, который участвовал в Программе научных инноваций Google Cloud в 2022 году, является одним из исследователей в этом проекте. Он подчеркивает, что подражание природным механизмам самовосстановления поможет продлить жизнь дорожного покрытия, что в свою очередь приведет к созданию более надежной и устойчивой инфраструктуры. Это стало возможным благодаря партнерству с Google Cloud в разработке инструментов ИИ для быстрого создания самовосстанавливающихся покрытий.

Доктор Хосе Норамбуэна-Контрерас, эксперт по самовосстанавливающемуся асфальту из Университета Суонси и обладатель медали RILEM Robert L’Hermite 2024 года, считает данное исследование важным вкладом в создание асфальтовых покрытий с нулевым уровнем выбросов и улучшенной долговечностью.

Хотя проект все еще находится на этапе разработки, самовосстанавливающийся асфальт имеет значительный потенциал для улучшения дорожной инфраструктуры и содействия устойчивому развитию по всему миру. Эта инновация соответствует целям правительства Великобритании по достижению нулевых выбросов и снижает финансовую нагрузку на содержание дорог. Сокращая необходимость в ремонте и продлевая срок службы дорожных покрытий, самовосстанавливающийся асфальт может стать экономически выгодным и экологически чистым решением проблемы выбоин в стране.