Машинное обучение повысит эффективность исследований в химической инженерии

В распоряжении исследователей в области химического машиностроения появился новый мощный инструмент — активное машинное обучение. В недавней перспективной статье, опубликованной в журнале Engineering, исследовательская группа Кевина М. Ван Гима из Гентского университета рассматривает потенциал активного машинного обучения для революционных изменений в области химической инженерии.

Активное машинное обучение, сочетающее машинное обучение с разработкой экспериментов, обещает повысить эффективность и рентабельность исследований, охватывающих все масштабы химической инженерии.

Алгоритмы активного машинного обучения обладают большей гибкостью и высокой производительностью по сравнению с традиционными алгоритмами проектирования экспериментов. Однако, несмотря на свой потенциал, возможности применения активного машинного обучения в химической технологии пока ограничены. В статье выделены три основные проблемы, препятствующие его широкому внедрению: убеждение исследователей-экспериментаторов, обеспечение гибкости при создании данных и повышение надежности алгоритмов активного машинного обучения.

Исследование, проведенное группой Ван Гима, подчеркивает широкий спектр применения активного машинного обучения в химической технологии. Тем не менее в статье подчеркивается необходимость популяризации активного машинного обучения среди исследователей-экспериментаторов и преодоления существующих барьеров. Для решения этих проблем в статье предлагается совместная работа специалистов по машинному обучению и инженеров-химиков.

Такое сотрудничество позволит не только повысить осведомленность об активном машинном обучении, но и облегчить настройку и оптимизацию алгоритмов под конкретные экспериментальные установки и процедуры. Для преодоления барьера, связанного с неоптимальным выбором исходного эксперимента, предлагается интегрировать трансферное обучение и активное обучение с использованием многофакторных моделей. Кроме того, в статье подчеркивается важность адаптации общих алгоритмов активного машинного обучения к ограничениям различных установок, что позволяет расширить область применения активного машинного обучения.

Активное машинное обучение способно кардинально изменить различные аспекты химико-технологических исследований — от разработки молекул и катализаторов до проектирования реакций и реакторов. Однако для полного раскрытия его потенциала крайне важно преодолеть разрыв между специалистами по машинному обучению и инженерами-химиками. Это позволит не только отладить алгоритмы активного машинного обучения, но и повысить их эффективность.

В заключение статьи подчеркивается важность гармонизации синтезируемости и креативности в активном машинном обучении. Перспективные достижения в этой области позволят инженерам-химикам использовать активное машинное обучение в качестве важнейшего инструмента, способствующего автономным и эффективным научным открытиям. В конечном итоге это будет способствовать созданию более устойчивой химической промышленности в будущем.

Нан Чжан (Nan Zhang), редактор раздела «Химическая, металлургическая и материаловедческая инженерия» журнала Engineering, прокомментировал результаты:

По мере развития активного машинного обучения будущее для инженеров-химиков выглядит блестящим. Рост автоматизации и разработка более эффективных алгоритмов проложат путь к новым открытиям и достижениям в этой области. Благодаря более тесному сотрудничеству и широкому внедрению активное машинное обучение может стать надежным инструментом в арсенале инженера-химика.

29.09.2023