Naukowcy z Uniwersytetu w Liverpoolu stworzyli współpracującą sztuczną inteligencję, która skraca czas i wysiłek poświęcony na odkrywanie nowych materiałów. Nowe narzędzie AI doprowadziło już do odkrycia czterech zupełnie nowych substancji.
Jak doniesiono w czasopiśmie Nature Communications, wśród czterech nowych materiałów opracowanych dzięki nowemu narzędziu jest też nowa rodzina materiałów w stanie stałym, które przewodzą lit. Takie elektrolity stałe będą kluczem do opracowania akumulatorów półprzewodnikowych oferujących większy zasięg i większe bezpieczeństwo pojazdów elektrycznych. Trwają prace nad kolejnymi obiecującymi substancjami. Na naszym blogu poruszaliśmy już temat nowych materiałów i korzyści jakie mogą przynieść. Pisaliśmy o tym na przykład w tekście „Inteligentna tkanina, która potrafi emitować ciepło, aby zapewnić chłód na słońcu”.
Narzędzie łączy sztuczną inteligencję z ludzką wiedzą, dzięki czemu można nadać priorytet tym obszarom badań w dziedzinie chemii, w których najprawdopodobniej można znaleźć nowe materiały funkcjonalne.
Odkrywanie nowych materiałów to praktycznie błądzenie po omacku
Odkrywanie nowych materiałów funkcjonalnych jest bardzo ryzykownym, złożonym i często długim procesem. Istnieje praktycznie nieskończona przestrzeń możliwych materiałów dostępnych poprzez połączenie wszystkich elementów układu okresowego pierwiastków. I nie wiadomo, gdzie te materiały się w tej przestrzeni znajdują.
Nowe narzędzie oparte na sztucznej inteligencji, mające sprostać temu wyzwaniu, zostało opracowane przez zespół naukowców z Wydziału Chemii i Innowacji Materiałowych Uniwersytetu w Liverpoolu. Narzędzie bada relacje pomiędzy znanymi materiałami w skali nieosiągalnej dla człowieka. Relacje te służą do identyfikowania i numerowania kombinacji elementów, które mogą tworzyć nowe substancje. Rankingi są wykorzystywane przez naukowców do kierowania eksploracją niezbadanych obszarów chemii w uporządkowany sposób. Dzięki temu, badania eksperymentalne mogą być znacznie wydajniejsze. To naukowcy podejmują ostateczne decyzje, biorąc pod uwagę odmienną perspektywę oferowaną przez sztuczną inteligencję.
Kierujący zespołem profesor Matt Rosseinsky powiedział, że „do tej pory powszechnym i dominującym podejściem było projektowanie nowych materiałów przez bliską analogię z już istniejącymi. Ale to często prowadzi do materiałów podobnych do tych, które już posiadamy. Dlatego potrzebujemy nowych narzędzi, które skrócą czas i wysiłek wymagany do odkrycia naprawdę nowych substancji”.
Profesor Rosseinsky dodał, że „to narzędzie łączy sztuczną inteligencję i ludzką inteligencję, aby uzyskać to, co najlepsze z obu światów. To oparte na współpracy podejście łączy zdolność komputerów do przeanalizowania relacji między kilkoma setkami tysięcy znanych materiałów, skalę nieosiągalną dla ludzi, oraz wiedzę ekspercką i krytyczne myślenie badaczy, które prowadzą do twórczych postępów. To narzędzie jest przykładem jednego z wielu opartych na współpracy podejść do sztucznej inteligencji, które mogą przynieść duże korzyści naukowcom w przyszłości”.
Odkrywanie nowych materiałów odpowiedzią na globalne wyzwania
Zdolność społeczeństwa do rozwiązywania globalnych wyzwań, takich jak energia i zrównoważony rozwój, jest ograniczona naszą zdolnością do projektowania i wytwarzania materiałów o ukierunkowanych funkcjach. Dzięki lepszym pochłaniaczom energii słonecznej stworzymy doskonalsze panele słoneczne, a dzięki lepszym materiałom do produkcji akumulatorów zbudujemy samochody elektryczne o większym zasięgu. Będziemy też mogli zastąpić istniejące materiały, rezygnując z wykorzystania toksycznych lub rzadkich pierwiastków.
Cała współczesna przenośna elektronika opiera się na akumulatorach litowo-jonowych, które zostały opracowane w latach 80. XX wieku. Ten przykład podkreśla, jak tylko jedna klasa materiałów może zmienić cały nasz styl życia. Ciężko wyobrazić sobie jakie możliwości technologiczne powstaną w przyszłości, dzięki szybszej drodze do odkrywania nowych materiałów przy współpracy ze sztuczną inteligencją.
Na naszym blogu wielokrotnie wspominaliśmy o niekiedy naprawdę przełomowych odkryciach uzyskanych dzięki AI. Pisaliśmy o tym na przykład w tekście „Przełom w medycynie – sztuczna inteligencja rozszyfrowała struktury ludzkich białek”.
Źródło: SciTechDaily i University of Liverpool