Сколтех: машинное обучение для расчёта механических свойств металлокерамики

Учёные Сколтеха предложили подход к моделированию механических свойств гетерогенных материалов, сочетающий машинное обучение с активным обучением на локальных химических конфигурациях. Методология основана на момент-тензорных потенциалах, обучаемых на данных расчётов методом функционала электронной плотности (DFT). В процессе моделирования система автоматически идентифицирует локальные атомные окружения, для которых предсказания энергии становятся ненадёжными (экстраполяционными), извлекает их из крупной расчётной ячейки и направляет на дополнительный DFT-расчёт; эти фрагменты добавляются в обучающую выборку, и потенциал переобучается, последовательно расширяя область применимости. Подход применён к композитам WC-Co — твёрдым сплавам на основе карбида вольфрама (победит), широко используемым в промышленности. Метод применим к керамикам, металлокерамике и наноструктурированным композитам.

Вендор и технология: Собственная разработка: момент-тензорные потенциалы (MTP) с активным обучением на локальных химических конфигурациях, дообучение по DFT-расчётам.

Прямое моделирование гетерогенных систем методами DFT невозможно из-за ограничений по числу атомов: расчёты применимы лишь к системам из нескольких сотен атомов. Реальные поликристаллические материалы содержат десятки тысяч атомов. Создание новых материалов с заданными свойствами требует дорогостоящих экспериментов.

• Проводить расчёты систем в десятки тысяч атомов с точностью, сопоставимой с DFT

• обойтись без привлечения крупных вычислительных мощностей

• моделировать поликристаллические и композитные системы с дефектами и межзёренными границами

• дать инженерам инструмент предсказательного расчёта свойств материалов

• сократить потребность в дорогостоящих экспериментах

• Результаты

• Расчёты крупных систем, содержащих десятки тысяч атомов, с точностью, сопоставимой с прямыми квантово-механическими расчётами (DFT), без крупных вычислительных мощностей

• метод позволяет моделировать дефекты и межзёренные границы, недоступные для прямых DFT-расчётов

• исследование опубликовано в журнале Computational Materials Science Нагрузка и масштаб

• Системы в десятки тысяч атомов; композиты WC-Co, керамики, металлокерамика, наноструктурированные композиты Сроки

• Публикация 24 августа 2026 г