الترسيب الكهروكيميائي (الطلاء الكهربائي) هو تقنية صناعية تُستخدم لتعزيز مقاومة التآكل، والخصائص الواقية، والمتانة، والصلابة، والتوصيل الكهربائي من خلال طلاء أسطح المواد. طور فريق بحثي من مختبر لوس ألاموس الوطني الأمريكي نموذج ذكاء اصطناعي توليدي قائم على الانتشار لمجال الكهروكيمياء، وقد تم التحقق من صحة هذا النموذج باستخدام بيانات تجريبية، مما يعد بتسريع عملية تطوير الترسيب الكهربائي.
نُشرت هذه الدراسة بعنوان "التنبؤ عالي الدقة بالبنية السطحية الكهروكيميائية باستخدام الانتشار الكامن المشروط" في مجلة الجمعية الكهروكيميائية. صرح ألكسندر شاينكر، العالم في مختبر لوس ألاموس (المسؤول عن جانب الذكاء الاصطناعي): "يعد الطلاء الكهربائي حاسمًا في تطوير وإنتاج المواد. إن منهجية نموذج الذكاء الاصطناعي القائم على الانتشار التي أنشأناها يمكن أن تقلل الاعتماد على التجارب الفيزيائية المكثفة، وبالتالي تحسين كفاءة تحسين العمليات."
تتضمن عملية الطلاء الكهربائي معلمات مترابطة متعددة مثل المذيب، والإلكتروليت، ودرجة الحرارة، وإعدادات الطاقة، مما يجعل عملية التحسين تعتمد على التجربة والخطأ المستهلكة للوقت. استخدم الفريق معلمات وصور مجهر إلكتروني لتدريب نموذج الذكاء الاصطناعي، مما مكنه من التنبؤ بهيكل وبنية وخصائص المواد المترسبة كهربائيًا. استخدمت الدراسة بيانات عينات من الرينيوم، حيث أجريت تجارب الترسيب الكهربائي باستخدام موجات نبضية ونبضية معكوسة - وهي تقنيات تستخدم أنماط إشارات كهربائية متخصصة لمعالجة الأسطح.
تعاون مصممو نماذج الذكاء الاصطناعي مع فريق سيجما في المختبر، تحت إشراف الخبيرين دان هوكس ومايكل ماكبرايد، لإعداد 57 عينة من الرينيوم للتدريب والاختبار. تم تصوير العينات بدقة عالية باستخدام مجهر إلكتروني ماسح. درب الفريق شبكة ترميز تلقائي متباينة لضغط الصور وتحسين تمثيل البيانات، ثم درب نموذج الذكاء الاصطناعي التوليدي القائم على الانتشار لربط معلمات المعالجة بالتمثيل الكامن، مما يحقق إعادة بناء الصور.
مع التركيز بشكل خاص على تشكل الشقوق في طلاء الرينيوم، أثبت الفريق أن نموذج الذكاء الاصطناعي القائم على الانتشار يمكنه مطابقة خشونة السطح وتشكل الشقوق كميًا لمجموعات بيانات غير مرئية سابقًا، وتقديم معلومات حول متغيرات العملية الرئيسية. كما أظهر النموذج قدرة على الاستقراء الدقيق حتى مع مجموعات البيانات الصغيرة. يخطط الباحثون لتوسيع نطاق عمل إثبات المبدأ هذا إلى عمليات أخرى، مما يفتح إمكانيات لاكتشاف المواد وتحسينها والتوجيه الفوري للتجارب الكهروكيميائية.
