Иллюстрация: pronedra.ru
Россия сделала крупный шаг в области искусственного интеллекта и химической инженерии. Исследователи Института искусственного интеллекта Университета Иннополис разработали первый полностью отечественный программный комплекс для моделирования микрокинетики гетерогенных каталитических процессов с применением ИИ. Новая платформа позволяет значительно (в 5 раз) ускорить разработку новых катализаторов и уменьшить затраты на научные исследования, сообщает tass.ru.
- ИИ поможет получать катализаторы
- Катализаторы для нефтегаза станут доступнее – возможности технологии
Катализаторы — вещества, которые ускоряют химические реакции, оставаясь в иной фазе, чем реагенты. Они являются ключевыми компонентами во множестве промышленных процессов, включая переработку нефти и газа, синтез полимеров, производство аммиака и экологически ориентированные технологии, такие как утилизация углекислого газа благодаря снижению энергетических затрат и выбросов. Традиционно разработка эффективных катализаторов — это длительный и затратный процесс, занимающий от пяти до семи лет, с многочисленными экспериментальными циклами и сложными физико‑химическими расчётами, зачастую требующими использования мощных суперкомпьютеров.
ИИ поможет получать катализаторы
Новый программный комплекс Университета Иннополис представляет собой интегрированную платформу на основе ансамбля моделей глубокого обучения, способную предсказывать ключевые характеристики взаимодействия молекул на поверхности катализаторов, такие как энергии активации и адсорбции, с точностью, сопоставимой с квантово‑химическими расчётами, но в тысячи раз быстрее. Благодаря этому разработчики смогли сократить время исследований с традиционных пяти‑семи лет до одного‑двух, а также снизить затраты на исследования примерно на 40 %.
Читайте по теме: метан из углекислого газа – новый катализатор поможет в превращении CO2
Как отмечают создатели комплекса, он впервые в мире объединил предсказания моделей ИИ с микрокинетическими моделями, что позволило не только оценивать энергию реакций, но и рассчитывать скорость их протекания и прогнозировать выход продуктов в сложных химических процессах — таких как сухой реформинг метана, гидрирование этилена и синтез аммиака. Эта способность особенно ценна для нефтехимии и нефтепереработки, где изменение структуры катализатора даже на атомном уровне может приводить к значительному улучшению эффективности процесса, экономии энергии и снижению вредных выбросов.
Катализаторы для нефтегаза станут доступнее – возможности технологии
Опытные образцы программы уже прошли испытания: все компоненты комплекса напечатаны на 3D‑принтере, что значительно ускорило создание прототипов и их гидродинамическое тестирование. Исследователи разработали модель с двусторонними каналами и кольцевыми завихрителями, которая показала наилучшие результаты среди изученных вариантов. Такая конструкция уменьшает застойные зоны внутри катализатора, снижает металлоёмкость ступени и увеличивает межфазную поверхность контакта реагирующих веществ, что критично для повышения эффективности каталитических реакций.
Эксперты отрасли отмечают, что данное решение может стать заметным вкладом в укрепление технологического суверенитета России, особенно в контексте растущей глобальной конкуренции в сфере ИИ‑разработок. Согласно оценкам аналитиков, рынок программного обеспечения для химии и материаловедения может вырасти до 4–5 млрд долларов к 2030 г., и отечественные продукты в этом секторе имеют шанс занять 5–7 % мировой доли, если будут успешно коммерциализированы и адаптированы под международные требования.
Ранее на сайте pronedra.ru писали, что новый катализатор МИСИС поможет в переработке нефтяных отходов