31 miljoonaa ainutlaatuista materiaalia luotu sekunneissa: näin tekoäly mullistaa akut

Yli 31 miljoonaa uniikkia materiaalia sekunneissa – tervetuloa tulevaisuuteen, jossa tekoäly mullistaa akkututkimuksen ihan ohimennen!

Tutkijoiden supertekoäly: M3GNet

Kuvittele, että jonkun näppärän algoritmin ansiosta maailman tiede- ja tekniikkalaboratorioissa käytettäisiin supervoimia uusien materiaalien keksimiseen. Ei, kyse ei ole Marvel-elokuvasta, vaan ihan oikeasta keksinnöstä: amerikkalaiset tieteenharjoittajat, jotka työskentelevät Kalifornian yliopiston San Diegon Jacobs School of Engineering -laitoksella, ovat luoneet tekoälyn nimeltä M3GNet.

Tämä keinotekoinen nero ei ainoastaan synnytä materiaaleja, joita ei ole aiemmin edes kuviteltu, vaan osaa myös ennustaa näiden uusien yhdisteiden ominaisuudet. Koko homma on erityisen merkittävä litiumakkujen kehittämisessä. Kuka olisi arvannut, että suuri akkukisakin saattaa ratketa algoritmin avulla?

Akkukilpailun ytimessä: kesto, turvallisuus, nopeus

Liikkuvuuden maailmassa ratkaisevaa on se, kuinka pitkälle ja kauan laitteesi jaksaa – ja luonnollisesti akun elinikä. Laboratoriot ympäri maailmaa mietiskelevät öitä myöten, miten akuista saisi pitkäikäisempiä, turvallisempia ja tehokkaampia.

Lupauksia on toki, kuten esimerkiksi puolijohdeakkujen maailmassa. Mutta materiaalien ja seosten kehittäminen, jolla esimerkiksi latausnopeus saataisiin raketin tasolle tai käyttöikä venytettyä vuosikymmeniin, on todellista hikipisaroiden tiedettä. Usein yhdenkin kehitysharppauksen hyväksyminen vie vuosia – eivätkä hermoromahdukset laboratoriossa ole poissuljettuja.

Mutta tähän astuu tekoäly, ja juuri tässä kohtaa M3GNet loistaa. Se nappaa aikaa takaisin tutkimukselle ja toimii ikään kuin tutkimuksen turboahdettuna kaverina.

Miten M3GNet toimii ja mitä se mahdollistaa?

Tällä hetkellä M3GNetiä hyödynnetään uusien, aiemmin syntetisoimattomien akun materiaalien kehittämisessä. Tutkijat uskovat, että tekoälyllä luotu materiaali voi muun muassa parantaa litiumionien sähkönjohtavuutta elektrodissa. Tavoitteena on luonnollisesti nopeampi lataus – koska kukapa haluaisi odottaa latauspistokkeen vieressä yhtään kauempaa kuin on pakko?

Hieman nörtimmällä tasolla M3GNet selaillee innokkaasti jaksollista järjestelmää ja yhdistelee sen aineksia mitä mielikuvituksellisimmilla tavoilla, luoden sekunneissa erilaisten atomiyhdistelmien valtameriä. Lopputuloksena syntyy betoneja, metalleja ja jopa biologisia elementtejä. Kaikki mahdolliset materiaalireseptit on M3GNetille kuin leikkikenttä.

Algoritmi luo materiaaliyhdistelmiä ja arvaa sitten, millaisia dynaamisia ominaisuuksia näillä materiaaleilla voisi olla käytännössä. Toisin sanoen, se on kuin virtuaalinen kemisti, jonka kahvimukeja ei koskaan tarvitsisi täyttää.

• Synnyttää yli 31 miljoonaa täysin uutta materiaalia sekunneissa
• Ennustaa kunkin materiaalin rakennetta ja ominaisuuksia
• Arvioi, mitkä koostumukset olisivat oikeasti stabiileja – ja tästä massasta tutkijat ovat päätelleet, että jopa miljoona ehdotusta voisi olla käyttökelpoisia!

Etenkin verrattuna perinteiseen labratyöhön tämä on kuin vaihtaisi kirjekyyhkyn suihkukoneeseen.

Reilun pelin tekoäly – kuka tahansa voi kokeilla

Tutkijat julkaisivat löydöksensä Nature-lehdessä ja korostivat, että M3GNetiä voi verrata tekoälyohjelma AlphaFoldiin (Google/DeepMind). Jälkimmäinen muutti biotieteen kenttää avaamalla proteiinien rakenteiden salat vauhdilla, johon ihmiset eivät tuntuneet pääsevän edes vuosikymmenissä. Nyt M3GNet haluaa olla tämän AI-jumalan materianeroinen kaksonen.

Entä käytännössä tutkimuksen kiihdyttämisen lisäksi? M3GNetin python-koodi on julkaistu avoimesti Githubissa. Kuka tahansa voi siis ladata, tutkia ja vaikka kehittää tätä supertekoälyä edelleen. Mahdollisuudet eivät rajoitu vain akkuihin: samalla logiikalla voidaan kiihdyttää myös puolijohteiden ja muiden materiaalien tutkimusta.

Lopuksi: Jos sinulla on salainen halu mullistaa akkutekniikka tai rakennusmateriaalien maailma, nyt ei tarvitse muuta kuin sukeltaa Githubiin ja laittaa tekoäly töihin. Tervetuloa tulevaisuuteen, jossa tutkimus saa uuden vaihteen ja kahvitauot voivat jäädä vähemmälle – kone kyllä hoitaa!