ИИ и роботы — новая команда мечты по разработке аккумуляторов

Nov 03, 2023

gmast3r/iStock

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

В мире с постоянно растущим спросом на устройства с электрическим питанием портативные источники питания стали незаменимыми. От электромобилей до устройств Интернета вещей — можно утверждать, что современный мир может функционировать без батарей.

Но, к сожалению, плотность энергии, время зарядки и срок службы наиболее распространенных батарей ограничены. С этой целью многие исследователи усердно работают над поиском «Святого Грааля» аккумуляторной технологии — дешевого, долговечного, устойчивого и энергоемкого решения. Это непростая задача, но некоторые надеются, что использование роботов и искусственного интеллекта может, говоря другими словами, ускорить весь процесс.

Но сначала давайте посмотрим, почему разработка новых батарей является такой сложной задачей.

Разработка аккумуляторов — сложная область, требующая решения ряда проблем. В настоящее время основные проблемы, как правило, включают, но не ограничиваются:

Для решения этих проблем постоянно используются инновации в области материаловедения, инженерии и производства. В связи с этим мы надеемся, что робототехника и искусственный интеллект смогут существенно помочь в ускорении этих усилий и преодолении проблем, с которыми сталкиваются при разработке аккумуляторов.

ЮРИЙ БУХТА/iStock

Чтобы оценить потенциальное влияние искусственного интеллекта и робототехники на аккумуляторную индустрию, у нас уже есть тестовый пример из Университета Карнеги-Меллон. В сентябре 2022 года группа исследователей объединила передовые технологии искусственного интеллекта и робототехники, чтобы значительно ускорить исследовательский процесс по созданию новых форм более совершенных батарей.

Поскольку эффективная ионная проводимость имеет решающее значение для разработки литий-ионных батарей, исследователи постоянно ищут способы ее оптимизации. Команда Карнеги-Меллон, возможно, нашла новый способ значительно ускорить этот процесс.

В своей статье, опубликованной в журнале Nature Communications, исследователи подчеркнули успешное сочетание конкретного типа робота с системой обучения искусственного интеллекта для разработки передовых неводных жидких электролитов.

Чтобы ускорить этот процесс, исследователи создали робота по имени «Клио», который использовал необходимые ингредиенты для изготовления образцов электролита на основе инструкций.

Компьютер с программой глубокого обучения под названием «Стрекоза» был включен в систему вместе с «Clio» и датчиками электролита.

«Стрекоза» проанализировала данные и предложила предложения по улучшению. «Клио» затем реализовала эти предложения при создании нового образца. Процесс повторяли в течение двух суток до улучшения качества электролита. Механический дуэт был остановлен, как только исследователи сочли, что продукты готовы к испытаниям.

В ходе эксперимента ученые заметили, что их парная система искусственного интеллекта работала должным образом, постепенно улучшая образцы электролита.

Самый исключительный результат привел к улучшению на 13% по сравнению с самыми эффективными батареями, представленными на рынке в настоящее время. Теперь исследователи намерены еще больше расширить возможности своей системы для оценки различных целей и увеличения скорости.

Эта область исследований и разработок уже вышла за пределы академических кругов: такие компании, как Chemix, используют аналогичный подход для разработки передовых аккумуляторов для рынка электромобилей. Мы надеемся, что открытие новых и инновационных материалов будет ускорено за счет автоматизации и машинного обучения, будь то посредством университетских исследований или коммерческих разработок. Это может привести к созданию улучшенных батарей, более эффективных фотоэлектрических систем и других достижений.

И это ваш удел на сегодня.

Хотя разработка новых аккумуляторов сложна и интенсивна, робототехника и искусственный интеллект могут ускорить этот процесс и обеспечить производство безопасных и надежных батарей будущего. Работа исследователей из Карнеги-Меллона, в частности, уже дала некоторые интересные результаты, и будет интересно посмотреть, что эта зародышевая область даст в будущем.