Một nhóm các nhà khoa học đến từ Đại học Texas (Mỹ), Đại học Giao thông Thượng Hải (Trung Quốc), Đại học Quốc gia Singapore và Đại học Umeå (Thụy Điển) vừa công bố công trình nghiên cứu ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong thiết kế vật liệu. Kết quả là một loại sơn phản xạ nhiệt thế hệ mới có khả năng làm mát bề mặt mái nhà, phương tiện và thiết bị ngoài trời từ 5 đến 20 độ C so với sơn thông thường.
Sản phẩm được phát triển nhờ mô hình máy học có thể mô phỏng và tối ưu hàng triệu tổ hợp vật liệu chỉ trong vài ngày. Đây được xem là bước tiến đáng kể trong việc sử dụng AI để giải quyết các vấn đề năng lượng và khí hậu ở đô thị nóng bức.
Nhờ vào ứng dụng học máy, nhóm đã thiết kế thành công hàng loạt công thức sơn mới có hiệu quả cao trong việc giảm nhiệt, chỉ trong thời gian ngắn mà không cần trải qua quy trình thử – sai phức tạp như trước đây.
Thử nghiệm cho thấy khi sử dụng loại sơn này trên mái của một tòa nhà bốn tầng ở điều kiện nắng nóng như tại Bangkok hoặc Rio de Janeiro, lượng điện tiêu thụ cho điều hòa có thể giảm tới 15.800 kWh mỗi năm. Nếu áp dụng đại trà trên quy mô 1.000 tòa nhà, mức tiết kiệm tương đương đủ để vận hành hơn 10.000 máy lạnh trong một năm. Đây là con số ấn tượng, nhất là trong bối cảnh các thành phố đang đối mặt với tình trạng quá tải điện năng trong mùa nóng kéo dài.
Loại sơn mới được thiết kế dựa trên hai yếu tố cốt lõi: phản xạ bức xạ mặt trời (nhất là vùng ánh sáng khả kiến và cận hồng ngoại), đồng thời có khả năng phát xạ hồng ngoại để tản nhiệt ra ngoài khí quyển. Những tính chất này được tối ưu hóa nhờ các thuật toán máy học, giúp rút ngắn đáng kể thời gian nghiên cứu và tăng hiệu quả sản phẩm.
AI không chỉ giúp mô phỏng hàng triệu tổ hợp vật liệu trong thời gian ngắn, mà còn cho phép các nhà khoa học “đặt hàng” loại vật liệu có tính chất mong muốn. Thay vì tạo vật liệu trước rồi mới đo đạc, giờ đây người dùng có thể yêu cầu AI tìm ra công thức đáp ứng yêu cầu cụ thể như khả năng cách nhiệt, độ bền cao hoặc chi phí thấp.
Không chỉ ứng dụng cho mái nhà, sơn phản xạ nhiệt còn có tiềm năng sử dụng rộng rãi trên ô tô, container, thiết bị viễn thông ngoài trời hay các nhà máy công nghiệp. Đây được xem là hướng đi khả thi trong việc giảm hiện tượng “đảo nhiệt đô thị” và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng ở các thành phố lớn.
Xu hướng dùng AI để phát triển vật liệu mới đang lan rộng. Một số công ty công nghệ lớn như Microsoft đã ra mắt bộ công cụ hỗ trợ thiết kế vật liệu vô cơ dùng trong pin mặt trời và thiết bị y tế. Tại Anh, startup MatNex đã ứng dụng AI để phát triển loại nam châm không dùng đất hiếm, giảm chi phí và ô nhiễm trong sản xuất xe điện. Những đổi mới này cho thấy AI không chỉ phục vụ ngành phần mềm mà còn có vai trò lớn trong các ngành vật lý, hóa học và môi trường.
Loại sơn do AI thiết kế sẽ sớm bước ra thị trường thực tế trong thời gian tới. Việc rút ngắn quy trình nghiên cứu vật liệu từ nhiều tháng xuống vài ngày cũng mở ra khả năng tăng tốc hàng loạt sáng kiến trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng và ứng phó với biến đổi khí hậu.
