การค้นพบนี้ เป็นผลงานของ Microsoft และ Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา
A brand new substance, which could reduce lithium use in batteries, has been discovered using artificial intelligence (AI) and supercomputing.
AI และซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ค้นพบสารใหม่ซึ่งสามารถลดการใช้ลิเธียมในแบตเตอรี่ได้
การค้นพบนี้ เป็นผลงานของ Microsoft และ Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา
นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าวัสดุดังกล่าวอาจลดการใช้ลิเธียมได้มากถึง 70%
นักวิจัยของไมโครซอฟต์ใช้ AI และซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพื่อจำกัดปริมาณวัสดุอนินทรีย์ที่อาจเกิดขึ้นได้ 32 ล้านรายการ ให้เหลือเพียง 18 รายการ ที่มีศักยภาพ ภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งสัปดาห์ ซึ่งเป็นกระบวนการคัดกรองที่อาจใช้เวลานานกว่าสองทศวรรษในการดำเนินการโดยใช้วิธีการวิจัยในห้องปฏิบัติการแบบดั้งเดิม
กระบวนการตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงการพัฒนาต้นแบบแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้ ใช้เวลาไม่ถึงเก้าเดือน ทั้งสององค์กรบรรลุเป้าหมายนี้โดยใช้ AI ขั้นสูงและการประมวลผลประสิทธิภาพสูง ซึ่งรวมคอมพิวเตอร์จำนวนมากเข้าด้วยกันเพื่อแก้ปัญหางานทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน
Jason Zander รองประธานบริหารของไมโครซอฟต์ กล่าวกับบีบีซี ว่าภารกิจหนึ่งของยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีรายนี้คือการ “ลดเวลาการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ตลอด 250 ปี ให้เหลืออีก 25 ปีข้างหน้า”
“และเราคิดว่าเทคโนโลยีเช่นนี้จะช่วยให้เราทำสิ่งนั้นได้ นี่คือวิธีที่วิทยาศาสตร์ประเภทนี้ผมคิดว่าจะทำได้สำเร็จในอนาคต” เขากล่าว
ปัญหาเกี่ยวกับลิเธียม
ลิเธียมมักถูกเรียกว่า “ทองคำขาว” เนื่องจากมีมูลค่าตลาดและมีสีเงิน เป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญในแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ (แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน) ที่ให้พลังงานทุกอย่างตั้งแต่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ไปจนถึงสมาร์ทโฟน
เนื่องจากความต้องการโลหะเพิ่มมากขึ้นและความต้องการรถยนต์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น โลกอาจเผชิญกับการขาดแคลนวัสดุ ในปี 2568 เป็นอย่างเร็วที่สุด ตามรายงานของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ
นอกจากนี้ คาดว่าความต้องการแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะเพิ่มขึ้นถึงสิบเท่าภายในปี 2573 ตามที่กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริการะบุ ดังนั้นผู้ผลิตจึงสร้างโรงงานแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่องเพื่อให้ทันต่อความต้องการ
การทำเหมืองลิเธียมอาจเป็นข้อถกเถียงเนื่องจากอาจต้องใช้เวลาหลายปีในการพัฒนาและมีผลกระทบอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อม การสกัดโลหะต้องใช้น้ำและพลังงานจำนวนมาก และกระบวนการนี้สามารถก่อให้เกิดปัญหาใหญ่ เช่นเดียวกับของเสียที่เป็นพิษ
Dr Nuria Tapia-Ruiz ผู้นำทีมนักวิจัยแบตเตอรี่ที่แผนกเคมีที่อิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน กล่าวว่าวัสดุใดก็ตามที่มีปริมาณลิเธียมลดลงและความสามารถในการกักเก็บพลังงานที่ดีถือเป็น “จอกศักดิ์สิทธิ์” ในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
“AI และซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะกลายเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับนักวิจัยแบตเตอรี่ในปีต่อๆ ไป เพื่อช่วยทำนายวัสดุประสิทธิภาพสูงใหม่ๆ” เธอกล่าว
แต่ Dr Edward Brightman อาจารย์สาขาวิศวกรรมเคมีที่มหาวิทยาลัยสแตรธไคลด์ กล่าวว่าเทคโนโลยีดังกล่าวจะต้องได้รับ “การปฏิบัติด้วยความระมัดระวังเล็กน้อย”
“มันอาจทำให้เกิดผลลัพธ์ปลอมๆ หรือผลลัพธ์ที่ดูดีในตอนแรก แล้วกลายเป็นวัสดุที่เป็นที่รู้จักหรือไม่สามารถสังเคราะห์ได้ในห้องปฏิบัติการ” เขากล่าว
วัสดุที่ได้มาจาก AI ซึ่งในขณะนี้เรียกว่า N2116 เป็นอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตตที่ได้รับการทดสอบโดยนักวิทยาศาสตร์ที่นำมันจากวัตถุดิบไปสร้างเป็นต้นแบบที่ใช้งานได้
มีศักยภาพที่จะเป็นโซลูชันการจัดเก็บพลังงานที่ยั่งยืน เนื่องจากแบตเตอรี่โซลิดสเตตปลอดภัยกว่าลิเธียมเหลวหรือเจลแบบเดิม
ในอนาคตอันใกล้นี้ การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมโซลิดสเตตที่เร็วขึ้นสัญญาว่าจะมีพลังงานหนาแน่นยิ่งขึ้นด้วยรอบการชาร์จหลายพันรอบ
AI สร้างความแตกต่างอย่างไร?
วิธีการทำงานของเทคโนโลยีนี้คือการใช้ AI รูปแบบใหม่ที่ Microsoft สร้างขึ้น ฝึกฝนเกี่ยวกับข้อมูลโมเลกุลที่สามารถระบุองค์ประกอบทางเคมีได้จริง
“AI นี้ทั้งหมดขึ้นอยู่กับวัสดุทางวิทยาศาสตร์ ฐานข้อมูล และคุณสมบัติ” นายแซนเดอร์อธิบาย
“ข้อมูลมีความน่าเชื่อถือมากสำหรับการนำไปใช้ในการค้นพบทางวิทยาศาสตร์”
หลังจากที่ซอฟต์แวร์จำกัดผู้สมัครทั้ง 18 คนให้แคบลง ผู้เชี่ยวชาญด้านแบตเตอรี่ที่ PNNL ก็พิจารณาพวกเขาและเลือกสารสุดท้ายที่จะใช้ในห้องปฏิบัติการ
Karl Mueller จาก PNNL กล่าวว่าข้อมูลเชิงลึกด้าน AI จาก Microsoft ชี้ให้พวกเขา “ไปสู่ดินแดนที่อาจเกิดผลได้เร็วกว่ามาก” กว่าภายใต้สภาพการทำงานปกติ
“เราสามารถ ปรับเปลี่ยน ทดสอบ และปรับแต่งองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุใหม่นี้ และประเมินความสามารถทางเทคนิคของแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งแสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญาของ AI ขั้นสูงที่จะเร่งวงจรนวัตกรรม” เขากล่าว