Frank Nießen

Projekttitel

Generativ kunstig intelligens i krystalorienteringsrummet

Hvad handler dit projekt om?

Vi er omgivet af materialer, hvis egenskaber er tæt knyttet til deres mikroskopiske struktur. På denne skala består metaller og deres legeringer af forskelligt formede og orienterede krystaller, som tilsammen danner mikrostrukturen. Design af mikrostrukturen ved hjælp af forskellige kemiske sammensætninger og fremstillingsprocesser muliggør udvikling af nye legeringer med uovertrufne egenskaber. Med næsten uendelige muligheder for sådan et design må vi stole på beregningsbaseret materialedesign, der opererer på digitale repræsentationer af mikrostrukturer for at opnå hurtige opdagelser. For at forbedre præcisionen af beregnings- og design workflows vil dette projekt for første gang udnytte generativ kunstig intelligens i krystalorienteringsrummet til at generere superrealistiske digitale mikrostrukturer.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Gennem min industrimekanikeruddannelse hos en rustfri stålfabrikant ved siden af mit studie i maskinteknik i Tyskland fik jeg for første gang mulighed for at opleve forarbejdning af smeltet stål, en imponerende oplevelse, der vakte min interesse for fysisk metallurgi. Min uddannelse i materiale- og produktionsteknik på DTU fik mig til at værdsætte den direkte forbindelse mellem teori, teknik og industriel anvendelse, hvilket motiverede mig til at forfølge en forskerkarriere inden for feltet. Baseret på ny teknologi ser jeg et stort potentiale i beregning og datavidenskab til at fremme forskning i materialer. Derfor fokuserer jeg i stigende grad på grænsefladen mellem eksperimentelt og beregningsmæssigt materiale design.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Mens generativ kunstig intelligens udmærker sig ved generering af billeder, lyde, essays osv., er dens anvendelse på krystalorienteringsrum kompleks og indtil videre uudforsket. På grund af højdimensionelle rotationer, der er underlagt flere symmetrier, er dette rum vanskeligt at kortlægge. Jeg er overbevist om, at et gennembrud i måden, vi genererer superrealistiske digitale mikrostrukturer, kan opnås ved at udnytte nye slags parametriseringer for krystalorienteringer. Digitale mikrostrukturer, der er genereret på denne måde, skal derefter valideres med hensyn til deres eksperimentelt karakteriserede modparter ved hjælp af avanceret mikrostrukturanalyse og virtuelle materiale tests.

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

Projektet har ambitionen om fundamentalt at ændre, hvordan vi designer nye metaller og legeringer. En succes med dette projekt ville for første gang muliggøre hurtigt digital design af materialer med kun minimalt eksperimentelt input til validering. En sådan arbejdsgang ville fremskynde og reducere omkostningerne ved materialedesign betydeligt, hvilket muliggør tilpassede materialeløsninger til enhver given applikation. På lang sigt vil samfundet derfor drage fordel af overlegne, billigere og mere bæredygtige produkter, muliggjort af digitalt materialedesign.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

At modtage DFF: Sapere Aude-bevillingen er et kæmpe privilegium. Denne bevilling vil for første gang gøre mig i stand til at lede min egen forskergruppe i et felt, der er ved at udvikle sig, fyldt med nye og spændende muligheder. DFF: Sapere Aude-bevillingen sætter mig i stand til at konsolidere værdifulde internationale samarbejder og åbner døren til nye samarbejdspartner på internationalt topniveau. Det markerer derfor en kritisk milepæl i min karriere som uafhængig forsker.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg bor i Næstved sammen med min hustru og datter. Uden for mit arbejde bruger jeg så meget tid som muligt sammen med min familie, og jeg er dedikeret til at lære min datter tysk. For at passe på mit velbefindende dyrker jeg løbeture, meditationer og indendørs klatring. Under min pendling til og fra DTU lytter jeg til podcasts om samfundsmæssige emner, psykologi og teknologi, samt de nyeste Drum and Bass mixes.