Главная
Компоненты
Microsoft разработала материал для батарей будущего с помощью ИИ

Microsoft разработала материал для батарей будущего с помощью ИИ

Компания Microsoft и Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (PNNL) объединились для того, чтобы продемонстрировать как нейросети помогут созданию компонентной базы будущего. Они нашли абсолютно новый материал, который ляжет в основу более эффективных и экологичных аккумуляторов.

Сделать открытие за считанные дни удалось благодаря работе команды Microsoft Quantum, которая использовала усовершенствованный искусственный интеллект и высокопроизводительные вычисления — облачные вычисления, которые объединяют множество компьютеров для решения сложных научных задач. В роли последнего инструмента выступила облачная вычислительная система Azure Quantum Elements, которая создана с прицелом на работу с квантовым миром.

Эту модель планируется усовершенствовать для будущих квантовых компьютеров, но чтобы оценить прогресс, разработчики занялись поиском нового материала для батарей.

Microsoft впервые обучила различные системы искусственного интеллекта проводить сложные оценки всех работоспособных элементов и предлагать комбинации. Сначала алгоритм предложил 32 миллиона возможных материалов. Затем другой искусственный интеллект нашел 500 тысяч стабильных. Следующие две нейросети отфильтровали материалы по их реакционной и энергопроводящей способностям. Таким образом осталось всего 800 кандидатов.

При этом важно отметить, что ИИ — быстрый, но не точный. Чтобы отшлифовать результат работы нейросетей были использованы те самые высокопроизводительные вычисления. Они требуют большого количества вычислительных мощностей, но дают высокую точность. При первой проверке использовалась теория функционала плотности для расчета энергии каждого материала относительно всех других состояний, в которых он мог находиться. Затем появилось моделирование молекулярной динамики для анализа движений атомов и молекул внутри каждого материала.

В результате список сократился до 150 материалов, после чего они прошли проверку на практичность — доступность и стоимость. Таким образом специалисты Microsoft получили 23 материала, пять из которых уже были известны. Весь процесс обнаружения наиболее перспективных материалов занял всего 80 часов.

Материал был успешно синтезирован и превращен в прототипы батарей. По словам разработчиков, материал сперва был измельчен вручную в ступке, после чего отправлен под гидравлический пресс для формирования гранулы. Полученная гранула помещается в вакуумную трубку и нагревается до 450–650°C, переносится в сухую безвоздушную среду и измельчается для анализа. Весь процесс испытания занимает более 10 часов.

После этого последует тестирование сотен готовых аккумуляторов в течение тысячи циклов зарядки в сложных условиях. Кстати, в Microsoft надеются на автоматизацию и этого процесса: нейросети должны рассчитывать поведение материала во время испытаний и прогнозировать его производительность и срок службы.

Актуальность поиска нового материала в Microsoft объясняют распространенностью лития, спрос на который к 2030 году может вырасти в 10 раз. Следовательно, материала станет меньше, а стоимость его возрастет. Кроме того, добыча полезных ископаемых в целом связана со множеством экологических и геополитических проблем.

А созданные на основе лития аккумуляторы попросту небезопасны, так как могут загореться или взорваться.

Новый материал в настоящее время позволяет снизить количество лития в аккумуляторе на 70%. Он представляет собой твердотельный электролит, внутри которого между катодом и анодом с минимальным сопротивлением двигаются ионы. Его развитие находится на ранней стадии, так что химический состав подлежит оптимизации и может даже не сработать, предупреждают разработчики.

Ранее «Мир робототехники» писал, что Microsoft впервые за 30 лет внесет изменения в клавиатуру персональных компьютеров и ноутбуков. Компания добавит клавишу Copilot (второй пилот), которая даст пользователям мгновенный доступ к помощнику Windows на базе искусственного интеллекта.