کشف ماده‌ای با کمک هوش مصنوعی که می‌تواند مصرف لیتیوم را در باتری‌ کاهش دهد

نمونه هایی از الکترولیت حالت جامد که مایکروسافت شنایایی کردهبی بی سی: یک ماده جدید که می‌تواند نیاز به لیتیوم در ساخت باتری‌ها را کم کند با استفاده از هوش مصنوعی و ابرکامپیوترها کشف شده است.

این یافته محصول تحقیقات مشترک شرکت مایکروسافت و آزمایشگاه ملی شمال غربی پاسیفیک (پی‌ان‌ان‌ال) است که بخشی از وزارت انرژی آمریکاست.

دانشمندان می‌گویند که این ماده به طور بالقوه می‌تواند نیاز به لیتیوم را تا ۷۰ درصد کاهش دهد.

محققان از این ماده تازه برای ساخت یک باتری آزمایشی و روشن کردن یک لامپ استفاده کرده‌اند.

پژوهشگران مایکروسافت با استفاده از هوش مصنوعی (اِی آی) و ابررایانه‌ها در کمتر از یک هفته ۳۲ میلیون ماده بالقوه غیرآلی را به ۱۸ عدد که نویدبخش بودند کاهش دادند. این کار با روش‌های متعارف آزمایشگاهی می توانست بیش از ۲۰ سال طول بکشد.

این فرآیند از نقطه شروع تا زمان توسعه یک باتری آزمایشی کمتر از ۹ ماه وقت برد.

این دو سازمان از هوش مصنوعی پیشرفته و کامپیوترهای پربازده - که در واقع شبکه‌ای بزرگ از کامپیوترها است - برای حل مسائل پیچیده علمی و ریاضی استفاده کردند.
مشکل لیتیوم
لیتیوم به دلیل بهای بالا و رنگ نقره‌ای اغلب «طلای سفید» خوانده می‌شود. این فلز یکی از عناصر کلیدی در باتری‌های شارژی است که امروز در وسایل مختلفی مثل خودروهای برقی و تلفن‌های هوشمند کاربرد دارند.

اما به گفته سازمان بین‌المللی انرژی (آی ای اِی) با افزایش تقاضا برای خرید خودروهای برقی، جهان ممکن است تا سال ۲۰۲۵ با کمبود این ماده روبرو شود.

همچنین به گفته وزارت انرژی آمریکا انتطار می‌رود که تقاضا برای باتری‌های لیتیوم-یونی تا سال ۲۰۳۰ ده برابر شود، بنابراین بخش تولیدی پیوسته درحال احداث کارخانه‌های تازه برای رفع این نیاز است.

استخراج لیتیوم از معادن هم مساله‌ای جنجالی است چون توسعه آنها چند سال وقت می‌برد و آثار قابل توجهی برای محیط زیست دارد. استخراج لیتیوم نیازمند مقدار زیادی آب و انرژی است، فرآیندی که آسیب زیادی به طبیعت می‌زند و زباله سمی تولید می‌کند.

دکتر نوریا تاپیا-روئیز، که هدایت تیمی از محققان باتری در امپریال کالج لندن را به عهده دارد، گفت که هر ماده‌ای که از مصرف لیتیوم در باتری‌ها بکاهد و ظرفیت خوبی برای ذخیره انرژی داشته باشد از آرمان‌های این صنعت است.

او گفت: «هوش مصنوعی و ابررایانه‌ها در سال‌های آتی به ابزارهایی حیاتی در دست محققان ساخت باتری بدل خواهند شد تا با کمک آن موادی که بازدهی بالایی دارند را شناسایی کنند.»

اما دکتر ادوارد برایتمن، مدرس مهندسی شیمی در دانشگاه استراتکلاید، گفت که باید «با کمی احتیاط» با این فناوری برخورد کرد.

او گفت: «ممکن است نتایج کاذبی به بار آورد که در نگاه اول جذاب به نظر برسند، و بعد معلوم شود که موادی بوده که از قبل وجود داشته یا امکان تولید آنها در آزمایشگاه وجود ندارد.»

ماده تازه که در حال حاضر فقط «ان ۲۱۱۶» نام دارد یک الکترولیت جامد است که دانشمندان آن را از مواد خام به یک نمونه آزمایشی که کار می‌کند تبدیل کرده‌اند.

این ماده به طور بالقوه می‌تواند راه حلی برای ذخیره انرژی باشد چون باتری‌های حالت جامد ایمن‌تر از باتری‌های لیتیومی مایع یا ژل مانند هستند.

باتری‌های لیتیومی حالت جامد که سریع‌تر شارژ می‌شوند نویدبخش یک منبع حتی فشرده‌تر انرژی‌اند که امکان هزاران بار شارژ بدون افت کیفیت را دارند.

هوش مصنوعی به کار رفته چطور متفاوت است

این فناوری با تکیه بر یک نوع جدید هوش مصنوعی کار می‌کند که مایکروسافت ابداع کرده و با کمک داده‌های ملکولی آموزش دیده است.

جیسون زندر، نائب رئیس اجرایی مایکروسافت، به بی‌بی‌سی گفت: «این هوش مصنوعی کاملا بر مطالعات، پایگاه داده‌ها و ویژگی‌های علمی استوار است.»

«این داده‌ها برای انجام کشفیات علمی کاملا قابل اعتماد هستند.»

بعد از اینکه این نرم‌افزار ۱۸ نامزد نهایی را انتخاب کرد، کارشناسان باتری در «پی‌ان‌ان‌ال» آنها را بررسی کردند و ماده نهایی را برای کار در آزمایشگاه برگزیدند.

کارل مولر از «پی‌ان‌ان‌ال» گفت که هوش مصنوعی مایکروسافت آنها را «با سرعت خیلی بیشتری» از شرایط عادی به طرف موادی بالقوه مفید سوق داد.

او گفت: «ما می‌توانیم ترکیب شیمیایی این ماده تازه را اصلاح، آزمایش و تنظیم کنیم و به سرعت کارآمدی آن به عنوان یک باتری را محک بزنیم، که نشان دهنده توانایی هوش مصنوعی برای تسریع چرخه ابداع است.»