Лаборатория Луны Лу в университете Пердью разрабатывает технологию, которая позволит мостам с бетонным покрытием и автомагистралям более точно определять, когда они нуждаются в ремонте, и снабжать их материалами, реагирующими на потенциальный ущерб.

“Мы смотрим на то, как мы можем решить проблемы инфраструктуры, используя материалы и датчики с искусственным интеллектом ”, - сказала Лу, адъюнкт-профессор в школе гражданского строительства Лайлса Пердью. "Идея состоит в том, чтобы сделать инфраструктуру адаптивной и устойчивой ”.

Согласно отчету американской Ассоциации дорожных и транспортных строителей за 2020 год, более трети американских мостов нуждаются в ремонте.

Например, получение лучшего представления о том, когда новый бетон готов принять интенсивное движение, может предотвратить появление трещин, вызванных слишком ранним открытием дорог. Предотвращение трещин означает меньшее количество ремонтных проектов по замене бетона, что сократит трафик, обычно задерживаемый этими проектами.

В 2019 году Лу сотрудничала с Департаментом транспорта Индианы, чтобы поставить на автомобильные дороги Индианы три датчика, разработанные ее лабораторией. Шоссе включают Межштатную автомагистраль 465 близ Индианаполиса, I-70 близ Плейнфилда и I-74 близ Бейтсвилла.

Данные от датчиков помогают рекомендовать лучшее время для открытия движения после ремонта или нового проекта дорожного покрытия и постоянно отслеживать состояние бетона. Команда Лу работает с Федеральным управлением автомобильных дорог, чтобы внедрить эти датчики в других штатах.

В то же время, Лу и ее лаборатория разрабатывают способ, которым бетон может сам себя восстановить.

Самовосстанавливающийся бетон был бы особенно полезен в суровые зимы. Для дорог на Среднем Западе США зима заставляет бетон замерзать и оттаивать циклически. Когда температура падает ниже 32 градусов по Фаренгейту, молекулы воды на поверхности дороги замерзают и расширяются, тем самым бетон растрескивается. Это приводит к образованию трещин в течение всего нескольких зим.

Лаборатория Лу исследует различные типы высокопористых, похожих на песок материалов, называемых "внутренними отвердителями" для подмешивания в бетон. Когда бетон трескается, отвердители поглощают воду и подают ее в химические реакции. В результате этих реакций образуются твердые вещества, которые закупоривают трещину, «заживляя» бетон. Процесс заживления также предотвращает просачивание воды в бетон и коррозию арматуры.

“Используя эти самовосстанавливающиеся материалы, мы можем сделать инфраструктуру адаптивной к изменению температуры”, - сказала Лу.

Лу и другие исследователи также думают о том, как интеллектуальная инфраструктура может влиять и адаптироваться к человеческому поведению.

- Движение всегда направленное. Обычное мышление состоит в том, чтобы добавить дополнительные полосы, но искусственный интеллект может идентифицировать недостаточно используемую полосу и переместить движение в этом направлении. Мы разрабатываем технологию, которая позволит лучше контролировать движение без добавления дополнительных полос", - сказала Лу.

Интеллектуальная инфраструктура - это молодая отрасль. Благодаря партнерским отношениям с другими университетами, Лу работает над тем, чтобы объединить исследователей и ресурсы, необходимые для обеспечения такого рода инфраструктуры в больших масштабах.

"Вместе мы можем собрать еще больше данных, чтобы определить наилучшие способы сделать инфраструктуру более безопасной и устойчивой. Мы можем разработать алгоритмы, которые отображают уязвимости инфраструктуры в будущем".

Перевод: Дадекин Даниил