წარმოიდგინეთ ექსტრასენსი ეუბნება თქვენს მშობლებს, იმ დღეს, როცა დაიბადეთ, რამდენ ხანს იცოცხლებთ.მსგავსი გამოცდილება შესაძლებელია ბატარეის ქიმიკოსებისთვის, რომლებიც იყენებენ ახალ გამოთვლით მოდელებს ბატარეის სიცოცხლის გაანგარიშებისთვის ექსპერიმენტული მონაცემების მხოლოდ ერთი ციკლის საფუძველზე.

ახალ კვლევაში, აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტის (DOE) არგონის ნაციონალური ლაბორატორიის მკვლევარებმა მიმართეს მანქანური სწავლის ძალას, რათა იწინასწარმეტყველონ სხვადასხვა ბატარეის ქიმიის ფართო სპექტრის სიცოცხლის ხანგრძლივობა.არგონში შეგროვებული ექსპერიმენტული მონაცემების გამოყენებით 300 ბატარეის ნაკრებიდან, რომელიც წარმოადგენს ექვსი სხვადასხვა ბატარეის ქიმიას, მეცნიერებს შეუძლიათ ზუსტად განსაზღვრონ, თუ რამდენ ხანს გააგრძელებენ სხვადასხვა ბატარეები ციკლს.

არგონის მკვლევარებმა გამოიყენეს მანქანური სწავლის მოდელები ბატარეის ციკლის სიცოცხლის პროგნოზის გასაკეთებლად სხვადასხვა ქიმიის ფართო სპექტრისთვის.(სურათი Shutterstock/Sealstep-ის მიერ.)

მანქანათმცოდნეობის ალგორითმში, მეცნიერები ავარჯიშებენ კომპიუტერულ პროგრამას, რათა დასკვნები გამოიტანოს მონაცემთა საწყის ნაკრებზე და შემდეგ მიიღოს ის, რაც ისწავლა ამ ტრენინგიდან, რათა მიიღონ გადაწყვეტილებები სხვა მონაცემთა ნაკრების შესახებ.

„ბატარეის ყველა განსხვავებული აპლიკაციისთვის, მობილური ტელეფონებიდან ელექტრო მანქანებიდან დაწყებული, ქსელის შენახვამდე, ბატარეის ხანგრძლივობას ფუნდამენტური მნიშვნელობა აქვს თითოეული მომხმარებლისთვის“, - თქვა Argonne-ის გამოთვლების მეცნიერმა ნოა პოლსონმა, კვლევის ავტორი.​„ბატარეის ციკლის ათასობით ჯერ გამართვამდე, სანამ ის არ გაფუჭდება, შეიძლება წლები დასჭირდეს;ჩვენი მეთოდი ქმნის ერთგვარი გამოთვლითი ტესტის სამზარეულოს, სადაც ჩვენ შეგვიძლია სწრაფად დავადგინოთ, თუ როგორ მუშაობს სხვადასხვა ბატარეები. ”

”ახლა, ერთადერთი გზა იმის შესაფასებლად, თუ როგორ ქრება ბატარეის სიმძლავრე, არის ბატარეის რეალურად ციკლი”, - დასძინა არგონის ელექტროქიმიკოსმა სუზან ​„სუ“ ბაბინეკმა, კვლევის კიდევ ერთმა ავტორმა.​"ეს ძალიან ძვირია და ამას დიდი დრო სჭირდება."

პოლსონის თქმით, ბატარეის ხანგრძლივობის დადგენის პროცესი შეიძლება რთული იყოს.​„რეალობა ისაა, რომ ბატარეები სამუდამოდ არ ძლებენ და რამდენ ხანს გრძელდება ისინი დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორ ვიყენებთ მათ, ასევე მათ დიზაინსა და მათ ქიმიას“, - თქვა მან.​“აქამდე, ნამდვილად არ იყო კარგი გზა იმის გასაგებად, თუ რამდენ ხანს გაძლებს ბატარეა.ადამიანებს სურთ იცოდნენ, რამდენი დრო რჩებათ, სანამ ფულის დახარჯვა მოუწევთ ახალ ბატარეაზე.”

კვლევის ერთ-ერთი უნიკალური ასპექტი არის ის, რომ იგი ეყრდნობოდა არგონში ჩატარებულ ფართო ექსპერიმენტულ მუშაობას ბატარეის კათოდის მრავალფეროვან მასალებზე, განსაკუთრებით არგონის დაპატენტებულ ნიკელ-მანგანუმ-კობალტზე (NMC) კათოდზე.​„ჩვენ გვქონდა ბატარეები, რომლებიც წარმოადგენდნენ განსხვავებულ ქიმიას, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული გზები, რომ ისინი გახრწნიდნენ და ავარიდნენ“, - თქვა პოლსონმა.​“ამ კვლევის ღირებულება არის ის, რომ მან მოგვცა სიგნალები, რომლებიც დამახასიათებელია, თუ როგორ მუშაობს სხვადასხვა ბატარეები.

პოლსონმა თქვა, რომ ამ სფეროში შემდგომი შესწავლა აქვს პოტენციალი, წარმართოს ლითიუმ-იონური ბატარეების მომავალი.​„ერთ-ერთი რამ, რისი გაკეთებაც ჩვენ შეგვიძლია, არის ალგორითმის სწავლება ცნობილ ქიმიაზე და მას პროგნოზების გაკეთება უცნობ ქიმიაზე“, - თქვა მან.​"არსებითად, ალგორითმი შეიძლება დაგვეხმაროს ახალი და გაუმჯობესებული ქიმიის მიმართულებით მიგვანიშნოთ, რომლებიც უფრო მეტ სიცოცხლეს გვთავაზობენ."

ამ გზით, პოლსონი თვლის, რომ მანქანათმცოდნეობის ალგორითმს შეუძლია დააჩქაროს ბატარეის მასალების შემუშავება და ტესტირება.​„თქვით, რომ გაქვთ ახალი მასალა და რამდენჯერმე ატრიალებთ მას.თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ჩვენი ალგორითმი მისი ხანგრძლივობის პროგნოზირებისთვის და შემდეგ მიიღოთ გადაწყვეტილება იმის შესახებ, გსურთ თუ არა მისი ექსპერიმენტული ციკლის გაგრძელება.

„თუ თქვენ ხართ ლაბორატორიის მკვლევარი, შეგიძლიათ უფრო მოკლე დროში აღმოაჩინოთ და შეამოწმოთ ბევრი მასალა, რადგან თქვენ გაქვთ მათი შეფასების უფრო სწრაფი გზა“, დასძინა ბაბინეკმა.

კვლევაზე დაფუძნებული ნაშრომი, ​“ფუნქციური ინჟინერია მანქანათმცოდნეობისთვის საშუალებას აძლევს ბატარეის ხანგრძლივობის ადრეულ პროგნოზირებას”, გამოქვეყნდა ჟურნალის Power Sources-ის 25 თებერვლის ონლაინ გამოცემაში.

პოლსონისა და ბაბინეკის გარდა, ნაშრომის სხვა ავტორები არიან არგონის ჯოზეფ კუბალი, ლოგან უორდი, საურაბ საქსენა და ვენკუან ლუ.

კვლევა დაფინანსდა არგონის ლაბორატორიის მიერ მართული კვლევისა და განვითარების (LDRD) გრანტით.