Napredak u oblasti veštačke inteligencije i visokoperformantnog kompjuterskog procesuiranja, menjaju način na koji naučnici dolaze do novih baterijskih materijala.
Veštačka inteligencija i kompjuterizacija širokog obima, ubrzavaju pronalaženje novih materijala neophodnih za kreiranje baterija.
Pojačana kolaboracija između Microsofta i Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), već je iznedrila obećavajući novi materijal, s kojim je nedavno upoznata javnost.
Naime, istraživači su otkrili novu vrstu elektrolita u čvrstom stanju, odnosno materijal koji bi mogao u velikoj meri da smanji rizik od zapaljivanja u odnosu na današnje litijum-jonske jedinice. U isto vreme, koristi manje litijuma, koji je sve teže nabaviti, budući da potražnja za njim vrtoglavo raste.
Doduše, još dosta toga treba da bude urađeno da bi se uvidela validnost ovog materijala kao alternative litijum-jonskim baterijama. Ono u vezi s šim su naučnici u najvećoj meri uzbuđeni je potencijal korišćenja veštačke inteligencije, koja bi mogla značajno da ubrza njihov rad. Ovo otkriće je prvo od mnogih vezanih za materijale koji će biti testirani u potrazi za boljim baterijama.
„Najvažniju stvar predstavlja brzina kojom smo došli do nove ideje, novog materijala. Ako možemo da ostvarimo tu vrstu ubrzanja, ja bih se kladio na to da je ovo budućnost pronalaženja novih vrsta materijala“, rekao je Karl Miler, hemičar u oblasti fizike i direktor kancelarije za razvoj u PNNL-u.
Microsoft se prošle godine obratio istraživačima iz PNNL-a, kako bi ponudio svoju Azure Qunatum Elements (AQE) platformu, koja spaja visokoperformantno raunarstvo i veštačku inteligenciju, i na kraju kvantno računarstvo. Kompanija ju je lansirala prošle godine, kao alat skrojen za istraživanje u oblasti hemije i nauci o materijalima.
Istraživači su zatražili od AQE da isporuči baterijske materijale koji koriste manje litijuma, tako da je ova platforma ubrzo predložila čak 32 miliona različitih kandidata. Shodno tome, sistem veštačke inteligencije je morao da razabere koji od tih materijala će biti dovoljno stabilni za upotrebu, tako da se selekcija na kraju svela na njih 500.000. Korišćeno je više filtera da bi se došlo do zaključka koliko kvalitetno svaki od dotičnih materijala može da provodi električnu energiju. Vršene su simulacije na koji način se atomi i molekuli kreću unutar svakog materijala i utvrdilo se koliko bi svaki kandidat bio praktičan na planu troškova i dostupnosti.
Na kraju, ostala su samo 23 kandidata, od kojih su pet već poznati materijali. Ovo sažimanje je trajalo samo 80 sati, što je neverovatno brzo i ne bi bilo moguće bez veštačke inteligencije i AQE-a.
„Trideset dva miliona je nešto što nikada ne bismo mogli da uradimo… Zamislite čoveka koji sedi i prolazi kroz 32 miliona uzoraka i bira jedan ili dva od svih njih. To je jednostavno nemoguće“, kaže Vidžaj Murugesan, vođa grupe zadužene za materijale u PNNL-u.
PNNL je sintetizovao jedan obećavajući materijal radi testiranja. Uspeli su da proizvedu ispravnu bateriju koristeći ga, kao i da je iskoriste za napajanje sijalice i sata. Stotine prototipova baterija moraće da se testira i dotera da bi se ovaj novi materijal pokazao u pravom svetlu. Iz tog razloga ne treba očekivati da će uskoro pristići na tržište. Treba imati u vidu da je poslednjih godina bilo mnogo istraživanja o obećavajućim novim materijalima, koji nikada nisu dospeli do realne upotrebe.
Ono što je uzbudljivo u vezi s ovim kandidatom je to što koristi kombinaciju litijuma i natrijuma, materijala kojeg ima u izobilju i koji je, kao što je poznato, glavna komponenta kuhinjske stoli. Microsoft kaže da bi novi materijal mogao da smanji količinu litijuma koji se koristi u bateriji za čak 70 odsto.
Povrh toga, može se koristiti za stvaranje čvrste baterije koja je sigurnija od današnjih litjum-jonskih jedinica, napravljenih od tečnih elektrolita koji su skloniji pregrevanju. Teži deo predstavlja to što čvrsti elektroliti generalno nisu tako dobri u provođenju električne energije kao njihove kolege u tečnom stanju. To je izazov koji istraživači i dalje pokušavaju da prevaziđu s ovim novim materijalom, pošto je pokazao nižu provodljivost u laboratorijskim testovima nego što je prvobitno predviđeno.
Na sreću, još uvek postoje drugi obećavajući kandidati, koje istraživači mogu da naprave i testiraju dok pokušavaju da stvore sledeću generaciju baterija potrebnih za napajanje sveta obnovljivom energijom. Imajmo na umu da generativna veštačka inteligencija sama po sebi ima sve veći uticaj na životnu sredinu, posebno što se tiče emisije gasova koji izazivaju efekat staklene bašte, povezane s energijom koja se sagoreva u oblasti računara. Zbog toga je važno istovremeno povećati energetsku efikasnost kompjutera i pokrenuti formiranje baza podataka na čistu energiju, što zahteva bolje baterije.
„Moramo zaista da sabijemo narednih 250 godina u oblasti hemije u okviru nauke o materijalima u naredne dve decenije, zar ne? To je zato što želimo da sačuvamo našu planetu“, kaže Krista Svor, koja vodi Microsoft Quantum – Redmond (QuArC) grupu unutar Microsoft Researcha. „Kao što možete videti iz ovih rezultata, veštačka inteligencija i visokoperformantno računarstvo zajedno mogu da donesu ubrzanje u naučnim otkrićima.“
