“基因遗传学”在合金海洋中淘金

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“基因遗传学”在合金海洋中淘金

    叶 歆

    　　利用“基因遗传学”原理，由丹麦技术大学物理学家詹斯诺斯科夫领导的研究小组，在近２０万种有可能成为有用合金成分的配方中高效率地找出大量新型超级合金。用这种方法能够快捷地找出成批的高性能材料，如果采用其他方法寻找这些材料，可能需要多年的努力才能完成上述工作。

    　　用这种方法找到的高性能材料中包括已经成功使用的高熔点、高强度合金，这可以从一个侧面说明这种方法的有效性和可靠性；同时，科学家也发现了几种过去并无试验意向但却令人极感兴趣的新材料配方。目前，冶金学家正在研究这些新材料，以便列出新的超级合金目录。

    　　传统的寻找新材料的方法，是把可能成为高性能合金的基体金属与添加的合金元素混合在一起进行试验（就像炒菜时加调料一样），通常需要经过无数次试验，才能找到一种高性能的适合用户“味口”的合金。材料学家将这种方法戏称为“炒菜法”，这是一种极为耗时、有时甚至是靠碰运气的寻找新材料的方法。

    　　新方法被科学家称为“遗传学编码程序”，它模拟达尔文的自然淘汰法则，将每组４种金属组成一个“染色体”，将每一个单一金属作为一个“基因”，然后寻找最适合的排列组合。这种寻找新合金的方法从选择任意“基因”的２０个“染色体”开始，随后模拟遗传学交叉变异过程匹配不同的“基因”，再在各组“染色体”内任意置换各种“基因金属”。在新组成的６０个“染色体”中，选出性能最好的２０个“染色体”进行再次匹配……

    　　这种方法用所谓的“密度函数理论”计算“染色体”的适应性，并根据各种金属原子中的电子如何相互作用的知识预测这些材料的性能。根据预测，可能具有较高强度和熔点的金属材料通常被认为比较适合作为合金成分。

    　　在对新方法的反复试验中研究人员发现，用这些金属组合“进化”到第四十五代后，就能得出最适合的合金材料，如果采用其他方法，可能需要进行２０万次试验才能找到这些高性能合金。

    摘自《大众科技报》