AI-hulpmiddel leidt tot ontdekking van vier nieuwe materialen

Een team van onderzoekers aan de University of Liverpool heeft een samenwerkend kunstmatig intelligentie (AI)-hulpmiddel ontwikkeld dat de tijd en inspanning die nodig zijn om nieuwe materialen te ontdekken, vermindert. De nieuwe AI heeft al geleid tot de ontdekking van vier nieuwe materialen. 

Het onderzoek werd vorige maand gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications. 

Ontdekking van nieuwe materialen

De vier nieuwe materialen die door de AI zijn ontdekt, omvatten een nieuwe familie van vaste-staatmaterialen die lithium geleiden. Deze vaste elektrolyten zijn cruciaal voor de ontwikkeling van vaste-staatbatterijen die een langere actieradius en verhoogde veiligheid bieden voor elektrische voertuigen.

De AI en menselijke kennis worden door het hulpmiddel gecombineerd om delen van onverkende chemische ruimte te prioriteren. Het is in deze gebieden waar nieuwe functionele materialen het meest waarschijnlijk worden gevonden.

Het is extreem moeilijk, riskant en complex om nieuwe functionele materialen te ontdekken, gezien de oneindige ruimte van mogelijke materialen die toegankelijk zijn door alle elementen in het periodiek systeem te combineren. Dit is vaak een langdurig proces en het is onbekend waar nieuwe materialen bestaan.

Het AI-hulpmiddel onderzoekt de relaties tussen bekende materialen op een enorme schaal, en deze relaties worden gebruikt om combinaties van elementen te identificeren en numeriek te rangschikken die waarschijnlijk nieuwe materialen zullen creëren. De wetenschappers gebruiken vervolgens de rangschikking om hun onderzoek van de onbekende chemische ruimte te leiden op een gerichte manier, waardoor het experimentele onderzoek efficiënter wordt. De wetenschappers combineren hun eigen perspectief met dat van de AI om hun beslissingen te nemen. 

Professor Matt Rosseinsky is de hoofdauteur van het artikel. Hij leidde het team van onderzoekers van de afdeling Scheikunde en Materials Innovation Factory van de University of Liverpool. 

“Tot nu toe is een veelgebruikte en krachtige aanpak geweest om nieuwe materialen te ontwerpen door middel van een nauwe analogie met bestaande materialen, maar dit leidt vaak tot materialen die vergelijkbaar zijn met die waarover we al beschikken,” zei Rosseinsky. 

“We hebben daarom nieuwe hulpmiddelen nodig die de tijd en inspanning die nodig zijn om echt nieuwe materialen te ontdekken, vermindert, zoals het hulpmiddel dat hier is ontwikkeld en dat kunstmatige intelligentie en menselijke intelligentie combineert om het beste van beide te krijgen.

“Deze samenwerkende aanpak combineert de mogelijkheid van computers om naar de relaties tussen enkele honderdduizend bekende materialen te kijken, een schaal die voor mensen onhaalbaar is, en de deskundige kennis en kritische denkwijze van menselijke onderzoekers die leidt tot creatieve vooruitgang.

“Dit hulpmiddel is een voorbeeld van een van de vele samenwerkende kunstmatige intelligentie-aanpakken die waarschijnlijk wetenschappers in de toekomst zullen helpen,” zei hij verder. 

Nieuwe technologische mogelijkheden

Een van de beperkingen die de mogelijkheid van de samenleving om mondiale uitdagingen zoals energie en duurzaamheid aan te pakken, hindert, is dat onze mogelijkheden om materialen met gerichte functies te ontwerpen en te maken, nog niet waar ze moeten zijn. 

Nieuw ontdekte materialen kunnen helpen bij de creatie van nieuwe technologieën die kunnen worden gebruikt om mondiale problemen op te lossen. Een enkel materiaal heeft het potentieel om ons leven drastisch te veranderen, en door de ontdekking ervan te versnellen, komen we dichter bij geheel nieuwe technologische mogelijkheden.