芝加哥大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)手動(dòng)編譯了250項(xiàng)研究中的電池?cái)?shù)據(jù)，以訓(xùn)練他們的人工智能模型。
美國(guó)研究小組開發(fā)了一種基于人工智能的框架，可以通過(guò)識(shí)別具有理想電解質(zhì)特性的分子來(lái)加速下一代電池的開發(fā)。
這種新方法是由芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院（UChicago PME） Amanchukwu實(shí)驗(yàn)室的博士后Ritesh Kumar博士和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的，他們使用一種名為“eScore”的指標(biāo)來(lái)評(píng)估和排名潛在的電池電解質(zhì)候選物。
利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，該系統(tǒng)評(píng)估電解質(zhì)分子的三個(gè)關(guān)鍵性能標(biāo)準(zhǔn)，包括離子電導(dǎo)率、氧化穩(wěn)定性和庫(kù)侖效率，這些特性通常難以同時(shí)優(yōu)化。
根據(jù)Kumar的說(shuō)法，雖然電解質(zhì)的開發(fā)通常涉及權(quán)衡，因?yàn)樘峁└叻€(wěn)定性的分子通常缺乏導(dǎo)電性，反之亦然，但新工具有助于確定可以同時(shí)滿足多種性能要求的候選材料。
訓(xùn)練人工智能
為了建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，研究人員手動(dòng)編譯了超過(guò)250項(xiàng)科學(xué)研究的數(shù)據(jù)，這些研究跨越了50多年的鋰離子電池研究。許多相關(guān)信息僅以圖像形式存在，無(wú)論是圖表還是嵌入日記賬圖中的表格，都需要手工輸入。
經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后，人工智能系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)測(cè)的表現(xiàn)對(duì)候選分子進(jìn)行評(píng)分，包括一些它從未遇到過(guò)的分子。該模型在一種情況下確定了一種與現(xiàn)有最佳商業(yè)電池電解質(zhì)相匹配的分子。
據(jù)研究小組稱，這種創(chuàng)新方法與電池研究中常用的傳統(tǒng)試錯(cuò)方法不同。
他們進(jìn)一步解釋說(shuō)，僅通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試來(lái)探索每種可能的電解質(zhì)組合幾乎是不可能的，潛在候選分子的數(shù)量估計(jì)高達(dá)10??。
“我們不可能在研究了數(shù)億種化合物后說(shuō)，‘哦，我認(rèn)為我們應(yīng)該研究這個(gè)，’”Amanchukwu說(shuō)，并將在研究中使用人工智能與在線聽音樂(lè)進(jìn)行了比較。
就像音樂(lè)推薦算法一樣，人工智能學(xué)習(xí)模式來(lái)預(yù)測(cè)最有希望的分子。Amanchukwu表示，下一步是開發(fā)一種人工智能，它不僅可以挑選歌曲，還可以創(chuàng)建播放列表，從而為設(shè)計(jì)全新的分子鋪平道路。
接下來(lái)的步驟
據(jù)報(bào)道，該團(tuán)隊(duì)于2020年開始手動(dòng)管理人工智能訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，從50多年的電池研究中提取了數(shù)千種潛在化合物，其中大部分都隱藏在圖表、數(shù)字和圖表中。由于大多數(shù)大型語(yǔ)言模型只能解釋文本，它們必須手動(dòng)輸入值，這涉及到突出顯示它們所突出的內(nèi)容，這非常耗時(shí)。
Amanchukwu在一份新聞稿中說(shuō)：“即使是今天的模型也很難從圖像中提取數(shù)據(jù)?！彼a(bǔ)充說(shuō)，由于格式問(wèn)題，手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)是必要的，因?yàn)殛P(guān)鍵信息通常嵌入在圖像中，而不是文本中。
盡管數(shù)據(jù)集規(guī)模很大，但研究人員強(qiáng)調(diào)，訓(xùn)練模型只是一個(gè)開始。為了測(cè)試其真正的潛力，人工智能被評(píng)估為以前從未見過(guò)的分子。它在化學(xué)上與已知化合物相似的化合物上表現(xiàn)良好，但在不熟悉的化合物上表現(xiàn)不佳。
現(xiàn)在，該團(tuán)隊(duì)正專注于克服下一個(gè)重大挑戰(zhàn)，包括訓(xùn)練人工智能模型，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)完全不同化學(xué)空間中分子的表現(xiàn)。這是推進(jìn)下一代電池設(shè)計(jì)的重要一步。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《材料化學(xué)》雜志上。
如果朋友們喜歡，敬請(qǐng)關(guān)注“知新了了”！
熱門跟貼