Японські вчені створили модель на основі штучного інтелекту, яка аналізує хаотичні магнітні структури всередині електромоторів і допомагає зрозуміти, як тепло та мікроскопічні магнітні процеси спричиняють втрати енергії. Про це пише видання Science daily.

Дослідники з Tokyo University of Science розробили нову фізичну модель на базі ШІ для вивчення магнітних процесів в електродвигунах. Робота має допомогти зменшити втрати енергії в електромобілях.

Однією з головних проблем електродвигунів є так звані магнітні втрати. Вони виникають через постійну зміну напрямку магнітного поля всередині двигуна. Частина енергії під час цього перетворюється на тепло, через що мотор працює менш ефективно.

Науковці пояснили, що ситуацію ускладнює висока температура роботи електромоторів. Через нагрівання магнітні матеріали можуть частково втрачати свої властивості, що ще більше збільшує втрати енергії.

Особливу увагу команда приділила так званим магнітним доменам — дрібним магнітним ділянкам усередині матеріалу. У деяких матеріалах вони формують складні структури, схожі на лабіринт або «магнітний хаос». Саме ці структури сильно впливають на втрати енергії.

Для дослідження вчені створили модель entropy-feature-eXtended Ginzburg-Landau або eX-GL. Вона поєднує фізичні розрахунки, машинне навчання та математичний аналіз.

Професор Masato Kotsugi заявив, що традиційні симуляції занадто спрощують реальні матеріали, а експерименти показують складні процеси без чіткого пояснення причин. За його словами, нова система на основі ШІ дозволяє зрозуміти механізми зміни магнітних властивостей залежно від температури.

Під час роботи дослідники аналізували мікроскопічні зображення магнітних структур за різних температур. ШІ допоміг виявити ключові закономірності та чотири основні енергетичні бар’єри, які впливають на зміну магнітного стану матеріалу.

Також команда встановила, що складність «лабіринтових» магнітних структур зростає зі збільшенням довжини меж між доменами. На це впливають взаємодія ентропії та обмінних сил усередині матеріалу.

За словами вчених, новий підхід може використовуватися не лише для електромоторів, а й для інших складних магнітних систем та фізичних матеріалів.