Stačilo pár sekúnd a AI našla materiály, s ktorými vieme nahradiť lítium-iónové batérie
Výskumníci ukazujú, ako by mohla vyzerať budúcnosť.
Umelá inteligencia už dokázala preniknúť do viacerých aspektov našich životov a veda je jedným z odborov, v ktorom sa AI modelom darí. Dokazuje to aj nová štúdia, v rámci ktorej výskumníci pomocou umelej inteligencie našli náhradu za lítium-iónové batérie.
Lítium-iónové batérie sa dnes používajú takmer vo všetkých elektronických zariadeniach. Ide o skvelú technológiu, ktorá ale začína narážať na svoje limity a má nedostatky, s ktorými nedokážeme nič urobiť. Výskumníci sa preto obrátili na generatívnu AI, s ktorej pomocou mimoriadne rýchlo objavili nové pórovité materiály, ktoré by mohli viesť k vytvoreniu nových batérií, píše portál NJIT.
Tradičné lítium-iónové batérie sa spoliehajú na lítiové ióny, ktoré dokážu preniesť len jediný pozitívny náboj. Nová generácia takzvaných multivalentných-iónových batérií využíva prvky, ktorých ióny dokážu preniesť dva alebo tri pozitívne náboje. V praxi to teda znamená, že tieto batérie dokážu uschovať výrazne viac energie. Tým sa stávajú atraktívne ako potenciálna náhrada lítium-iónových batérií.
“Jednou z najväčších prekážok nebolo to, že sme nedokázali nájsť sľubnú chemickú kombináciu pre nové batérie, bola to nemožnosť otestovať milióny a milióny materiálových kombinácií. Preto sme sa pozerali po generatívnej AI, ktorá nám pomohla prehrabať sa miliónmi možností a nájsť spomedzi nich tie najlepšie,” hovoria výskumníci.
Umelá inteligencia prináša výsledky za chvíľu
Ide o prístup, ktorý výskumníkom ušetril stovky hodín času. Na konci analýzy vhodných materiálov mali vedci niekoľko skvelých kandidátov, ktoré by mohli slúžiť ako náhrada pre lítium-iónové batérie. AI model, ktorý použili v rámci štúdie, sa označuje ako CrystalDiffusion Variational Autoencoder, alebo CDVAE. Ide o mimoriadne vyladený LLM model, ktorý je špecificky naučený na analyzovanie tisícov nových kryštalických štruktúr. To bolo do dnešného dňa náročné skúmať pomocou tradičných laboratórnych experimentov.
CDVAE model výskumníci cvičili na obrovských datasetoch známych kryštalických štruktúr. Na základe naučených dát dokázal model analyzovať a navrhnúť úplne nové materiály, ktoré mali široké spektrum štrukturálnych možností.
Neprehliadni
“Nástroje umelej inteligencie dramaticky urýchlili proces objavovania, ktorý odhalil päť úplne nových poréznych štruktúr oxidu prechodných kovov, ktoré vyzerajú veľmi sľubne. Tieto materiály majú veľké, otvorené kanály ideálne na rýchly a bezpečný pohyb objemných viacmocných iónov, čo je kritický prelom pre batérie novej generácie,” povedal profesor Dibakar Datta, vedúci nového výskumu.
Následne výskumníci overili navrhnuté štruktúry pomocou simulácií kvantovej mechaniky a testami stability. Tieto testy potvrdili, že AI skutočne navrhla materiály, ktoré vieme experimentálne syntetizovať a majú teda obrovský potenciál pre aplikáciu v reálnom svete.
Výskumníci v rámci svojej štúdie vyzdvihujú použitie AI technológie. Hovoria, že použitie AI modelov nie je len o hľadaní lepšej batérie. Umelá inteligencia vo všetkých smeroch predstavuje technológiu, ktorá sa dá škálovať a umožňuje rapídne objavy v oblastiach, kde výskumníkom trvajú štúdie celé roky.
Umelá inteligencia vo vede
AI už má na konte niekoľko významných objavov. Nie tak dávno sa objavila štúdia, ktorá demonštrovala, ako AI naučila imunitné bunky zabíjať rakovinu. Vedci z Technickej univerzity v Dánsku v spolupráci s americkým Scripps Research Institute prišli s prelomovou technológiou, ktorá môže výrazne zmeniť spôsob, akým sa rakovina lieči. Umelá inteligencia im umožnila vytvoriť špeciálne navrhnuté proteíny, akési „kľúče“. Naučia tvoje imunitné bunky, ako rozpoznať a zničiť rakovinové bunky.
Ak si o imunoterapii už počul, vieš, že ide o spôsob liečby, kde sa imunitný systém pacienta aktivuje alebo upravuje tak, aby cielene ničil rakovinu. Tradičný postup je však veľmi zložitý a zdĺhavý, často trvá roky, kým sa nájde správna molekula alebo receptor, ktorý sa dokáže „napojiť“ na konkrétny typ nádoru.
Tím z DTU však ukázal, že to ide aj inak. Namiesto hľadania v ľudskom tele použili AI na navrhnutie špeciálnych proteínov, minibinderov, ktoré sa dokážu presne pripojiť k molekulám pMHC, nachádzajúcim sa na povrchu rakovinových buniek. Tieto minibindery následne „vybavia“ T-bunky (bojovníkov imunitného systému) novými „očami“, aby dokázali cieľ presne nájsť a zlikvidovať. Viac o tomto výskume nájdeš v našom článku.
