Microsoft tìm ra vật liệu pin mới tiềm năng bằng AI

Những tiến bộ trong AI và điện toán hiệu năng cao đang dần thay đổi cách các nhà khoa học tìm kiếm vật liệu pin mới.

Trí tuệ nhân tạo (AI) và điện toán đám mây quy mô lớn đang đẩy nhanh việc tìm kiếm vật liệu pin mới. Sự hợp tác nâng cao AI giữa Microsoft và Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) đã tạo ra một vật liệu mới đầy hứa hẹn mà cả hai.

Họ đã phát hiện ra một loại chất điện phân thể rắn mới, loại vật liệu này có thể tạo ra loại pin ít có khả năng bắt lửa hơn pin lithium-ion ngày nay và nó cũng sử dụng ít lithium hơn.

Vẫn còn một chặng đường dài phía trước để xem mức độ khả thi của vật liệu này khi thay thế pin lithium-ion truyền thống. Điều mà các nhà khoa học hào hứng nhất là tiềm năng của AI để tăng tốc công việc của họ. Khám phá này chỉ là phát hiện đầu tiên trong số nhiều vật liệu họ sẽ thử nghiệm để tìm kiếm loại pin tốt hơn.

Karl Mueller - nhà hóa học vật lý và giám đốc văn phòng phát triển chương trình tại PNNL, cho biết: “Điều quan trọng cần làm là tốc độ chúng tôi có được ý tưởng mới, vật liệu mới. Nếu chúng ta có thể thấy được sự tăng tốc đó, thì tôi cá rằng đây sẽ là con đường trong tương lai để tìm ra những loại vật liệu này.”

Theo Microsoft, Microsoft đã liên hệ với các nhà nghiên cứu PNNL vào năm ngoái để cung cấp Azure Quantum Elements (AQE), một nền tảng kết hợp điện toán hiệu suất cao và AI – và cuối cùng là điện toán lượng tử. Công ty đã ra mắt nó vào năm ngoái như một công cụ được thiết kế riêng cho những khám phá về hóa học và khoa học vật liệu.

Các nhà nghiên cứu đã truy vấn AQE về các vật liệu pin sử dụng ít lithium hơn và nó nhanh chóng đề xuất 32 triệu vật liệu khác nhau. Từ đó, hệ thống AI phải phân biệt vật liệu nào trong số đó đủ ổn định để sử dụng - tổng cộng là khoảng 500.000. Họ sử dụng nhiều bộ lọc hơn để suy luận xem mỗi vật liệu có thể dẫn năng lượng tốt như thế nào, mô phỏng cách các nguyên tử và phân tử chuyển động trong mỗi vật liệu, đồng thời đánh giá xem mỗi vật liệu sẽ thực tế như thế nào khi xét đến chi phí và tính sẵn có.

Cuối cùng chỉ còn lại 23 vật liệu, trong đó có 5 vật liệu đã được biết đến. Tất cả quá trình cắt giảm chỉ mất 80 giờ - một kỳ tích nhanh đến mức gần như không thể thực hiện được nếu không có AI và AQE.

Vijay Murugesan - một nhà khoa học và trưởng nhóm khoa học vật liệu tại PNNL cho biết: “32 triệu là điều mà chúng ta sẽ không bao giờ có thể làm được… Hãy tưởng tượng một con người ngồi xem qua 32 triệu tài liệu và chọn một hoặc hai trong số đó. Điều đó sẽ không xảy ra.”

PNNL đã tổng hợp một vật liệu đầy triển vọng từ cuộc tìm kiếm đó để kiểm tra nó. Họ đã có thể sản xuất một loại pin hoạt động được và sử dụng nó để cung cấp năng lượng cho bóng đèn và đồng hồ. Hàng trăm mẫu pin sẽ cần phải được thử nghiệm và tinh chỉnh để loại vật liệu mới này có thể chứng minh được khả năng hoạt động của mình.

Điều thú vị ở loại vật liệu đặc biệt này là nó sử dụng sự kết hợp giữa lithium và natri, một nguyên tố dồi dào và là thành phần chính của muối. Microsoft cho biết vật liệu mới có thể cắt giảm lượng lithium sử dụng trong pin tới 70%.

Trên hết, nó có thể được sử dụng để tạo ra pin thể rắn an toàn hơn pin lithium-ion ngày nay được làm bằng chất điện phân lỏng dễ bị quá nhiệt hơn. Điều khó khăn là các chất điện phân rắn thường không dẫn năng lượng tốt như các chất lỏng tương tự. Đó là một thách thức mà các nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng vượt qua vì nó cho thấy độ dẫn điện trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm thấp hơn so với dự đoán ban đầu.

May mắn thay, vẫn còn những loại vật liệu đầy triển vọng khác để các nhà nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm khi họ cố gắng tạo ra thế hệ pin tiếp theo cần thiết để cung cấp năng lượng tái tạo cho thế giới. Hãy nhớ rằng bản thân AI sáng tạo có tác động ngày càng lớn đến môi trường, đặc biệt là lượng khí thải nhà kính liên quan đến toàn bộ năng lượng được đốt cháy bằng điện toán. Điều đó có ý nghĩa quan trọng trong việc tăng hiệu quả sử dụng năng lượng của máy tính và đồng thời vận hành các trung tâm dữ liệu bằng năng lượng sạch - vốn đòi hỏi phải có pin tốt hơn.

Krysta Svore - người đứng đầu nhóm Microsoft Quantum – Redmond (QuArC) tại Microsoft Research, cho biết: “Như bạn có thể thấy từ những kết quả này, AI và điện toán hiệu năng cao cùng nhau có thể mang lại sự tăng tốc trong khám phá khoa học. Chúng ta cần thực sự nén 250 năm khoa học vật liệu hóa học tiếp theo vào hai thập kỷ tới, phải không.”

Nguồn: theverge.com