https://doi.org/10.15255/KUI.2023.063
Objavljen: Kem. Ind. 73 (11-12) (2024) 449–455
Referentni broj rada: KUI-63/2023
Tip rada: Izvorni znanstveni rad
Preuzmi rad:  PDF

Kauzalni AI model i optimiranje održivosti sastava betonskih mješavina

Ž. Kurtanjek

Sažetak

U radu je provedena kauzalna analiza učinka ekološki održivih mješavina s cementom na tlačnu čvrstoću betona i smanjenje emisije CO₂. Primijenjen je Bayesov model kauzalnosti, skupova stabala odlučivanja i dubokih neuronskih mreža. Model se zasniva na velikom skupu podataka, broj uzoraka n = 1030 i p = 9 varijabli sastava (cement, šljaka, lebdeći pepeo, voda, plastifikator, krupni agregat, sitni agregat, vrijeme i tlačna čvrstoća betona). Model je usmjereni aciklički graf (DAG) određen heurističkim postupkom optimiranja Bayesova informacijskog kriterija (BIC). AI model dobiven strojnim učenjem omogućuje predikciju tlačne čvrstoće betona s prosječnom apsolutnom pogreškom 3 MPa (4,3 %) u odnosu na pogrešku od 10 MPa za višestruki linearni model. Za eliminaciju interferirajućih efekata među varijablama primijenjen je kriterij usmjerenog razdvajanja (d-separacija) za određivanje kauzalnih učinaka pojedinih varijabli na tlačnu čvrstoću betona. Pojedini učinci izraženi su kao srednji efekti učinaka (engl. Average Treatment Effect, ATE). Rezultat kauzalnog učinka vremena pokazuju dvofaznu dinamiku kinetike nultog stupnja. Najveće vrijednosti ATE (MPa/kg m^–3) tijekom prve faze procesa pokazuju: krupni agregat 0,53, plastifikator 0,35 i sitni agregat 0,19, dok najveći negativni učinak ima voda −0,3. U drugoj fazi procesa najveći pozitivni ATE od 0,5 pokazuje plastifikator, a najveći negativni je za krupni agregat od −0,23. Zbog kompleksne interakcije varijabli i složene dinamike procesa predložen je genetički algoritam optimiranja sastava smjese. AI model predviđa znatno potencijalno smanjenje emisije CO₂ upotrebom lebdećeg pepela i upotrebom zgure.

Ovo djelo je dano na korištenje pod licencom Creative Commons Imenovanje 4.0 međunarodna

Ključne riječi

umjetna inteligencija, kauzalnost, optimiranje, beton