AI-verktyg leder till upptäckt av fyra nya material

Ett team av forskare vid University of Liverpool har utvecklat ett samarbetsverktyg för artificiell intelligens (AI) som minskar den tid och ansträngning som behövs för att upptäcka nya material. Den nya AI har redan lett till upptäckten av fyra nya material.

Forskningen publicerades förra månaden i tidskriften Nature Communications.

Upptäckt av nya material

De fyra nya material som upptäckts av AI inkluderar en ny familj av fasta tillståndsmaterial som leder litium. Dessa fasta elektrolyter kommer att vara avgörande för utvecklingen av fasta tillståndsbatterier som erbjuder lång räckvidd och ökad säkerhet för elektriska fordon.

AI och mänsklig kunskap kombineras av verktyget för att prioritera delar av outforskad kemisk rymd. Det är i dessa områden som nya funktionella material är mest sannolika att hittas.

Det är extremt svårt, riskfyllt och komplext att upptäcka nya funktionella material med tanke på den oändliga rymden av möjliga material som kan skapas genom att kombinera alla element i periodiska systemet. Detta är ofta en lång process och det är okänt var nya material finns.

AI-verktyget undersöker relationerna mellan kända material i stor skala, och dessa relationer används för att identifiera och numeriskt rangordna kombinationer av element som sannolikt kan skapa nya material. Forskarna använder sedan rangordningen för att vägleda sin undersökning av den okända kemiska rymden på ett målinriktat sätt, vilket gör den experimentella undersökningen mer effektiv. Forskarna parar sin egen synvinkel med AI:s synvinkel för att fatta beslut.

Professor Matt Rosseinsky är huvudförfattare till artikeln. Han ledde teamet av forskare från University of Liverpools kemiska institution och Materials Innovation Factory.

“Hittills har en vanlig och kraftfull metod varit att designa nya material genom nära analogi med befintliga, men detta leder ofta till material som är liknande dem vi redan har,” sa Rosseinsky.

“Vi behöver därför nya verktyg som minskar den tid och ansträngning som krävs för att upptäcka verkligt nya material, såsom det som utvecklats här som kombinerar artificiell intelligens och mänsklig intelligens för att få det bästa av båda.

“Denna samarbetsansats kombinerar datorernas förmåga att undersöka relationerna mellan flera hundra tusen kända material, en skala som är oåtkomlig för människor, och den expertkunskap och kritiska tänkande som mänskliga forskare besitter, vilket leder till kreativa framsteg.

“Detta verktyg är ett exempel på en av många samarbetsartificiella intelligensansatser som sannolikt kommer att gynna forskare i framtiden,” fortsatte han.

Nya teknologiska möjligheter

En av de begränsningar som hämmar samhällets förmåga att lösa globala utmaningar som energi och hållbarhet är att vår förmåga att designa och tillverka material med riktade funktioner fortfarande inte är där den behöver vara.

Nyligen upptäckta material kan hjälpa till att skapa nya teknologier som kan användas för att lösa globala problem. Ett enda material har potentialen att dramatiskt förändra våra liv, och genom att påskynda deras upptäckt närmar vi oss helt nya teknologiska möjligheter.