米兰·(milan)中国官方网站-斯坦福研究员用AI分析电池图像中的原子活动，以此降低电池的消耗量

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斯坦福年夜学的研究职员使用人工智能阐发原子级图象中的年夜量数据，回覆了一个悬而未决的问题：传统锂离子电池会遭到一种新兴的可充电电池的打击。如今的可充电电池是一年夜古迹，但远非完善。由于它们终极城市磨损，改换及收受接管会带来昂扬的成本。“但若电池坚不成摧呢？”斯坦福年夜学（Stanford University）质料科学与工程副传授 William Chueh 发出了如许的疑难。他首创了一种制造环保电池的阐发要领，电池的永世轮回使用将再也不是遥不成和，该项研究发表于《天然质料》期刊。Chueh 传授、21级一作博士生 Haitao D. Deng 与劳伦斯伯克利国度试验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）、麻省理工学院（MIT）以和其他研究机构的互助者们，使用人工智能阐发了新型原子级显微图象，以正确相识电池磨损的缘故原由。他们说，终极这些发明可能会帮忙延伸如今电池的利用寿命。编译 | bluemin编纂 | 陈彩娴

1纳米断裂详细来说，他们研究了一种基在 LFP 质料的特定类型的锂离子电池，这可能会致使电动汽车进入公共市场，由于它不利用供给链受限的化学品。“把电池想象成一个陶瓷咖啡杯，于加热及冷却时会膨胀及紧缩。这些变化终极会致使陶瓷呈现裂缝，”Chueh 传授注释道。“每一次充电时，充电电池中的质料城市孕育发生不异的作用，然后耗尽电量，致使妨碍。”Chueh 传授指出，于电池中，致使裂痕的不是温度，而是质料于每一次充电轮回中彼此孕育发生的机械变形。然而咱们对于原子联合的纳米标准上发生的工作知之甚少，这些新型高分辩率显微镜技能使咱们可以或许看到它，人工智能可以帮忙咱们相识正于发生的工作。咱们初次于单纳米标准上可视化及丈量这些力。任何给定质料的机能都是其化学及原子标准质料中物理彼此作用的函数，Chueh 传授称之为“化学动力学”。并且，物体越小，构成质料的原子越多样，就越难猜测质料的举动。

图注：艺术家联合呆板进修、X射线及电子显微镜对于粒子间的彼此作用举行了阐发（图象来历：Ella Maru Studio）。

2AI 是一种革命性东西利用 AI 举行图象阐发其实不新鲜，但利用它来研究最小标准的原子间的彼此作用倒是新鲜事。于医学范畴，人工智能已经经成为一种革命性东西，可以阐发从膝盖缺陷到致命癌症等各类疾病的图象。与此同时，于质料科学范畴，高分辩率 X 射线、电子及中子显微镜的新要领答应于纳米标准上直接可视化。研究团队选择了磷酸铁锂（LFP），这是一种用在正极的知名质料，于电动汽车制造商及其他电池密集型企业中愈来愈受接待。这类电极不含很多商用电池都利用的钴及镍。只管电价更高，LFP电池也更安全。只管 LFP 已经经被研究了 20 年，但面对两个要害的凸起技能问题，迄今为止人们还有只能靠预测。第一个触及相识质料于充电及放电时的弹性及变形。第二个触及它于 LFP 部门不变或者“亚不变”的特定机制中怎样扩大及紧缩。Deng 初次利用他的图象进修技能帮忙注释了这两个问题，他将其运用在由扫描透射电子显微镜孕育发生的一系列二维图象，以和使用光谱仪-层叠衍射成像技能得到的高级 X 射线图象。他说，这些发明对于电池的容量、能量连结率及速度都很主要。更妙的是，他认为可以推广到年夜大都也能够制造优良电极的晶体质料。他说：“人工智能可以帮忙咱们相识这些物理瓜葛，这些瓜葛对于在猜测新电池的机能、于现实利用中的靠得住性以和质料怎样跟着时间的推移而退化至关主要。”

3研究的新标的目的Chueh 传授称号 Deng 为“学术企业家”。他有化学家的配景，但他同时自学了些人工智能理论，以应答质料范畴的这一挑战。Deng 说，这类要领采纳一种“逆向进修”情势，此中的成果是已经知的，即退化 LFP 的高分辩率静止图象，而人工智能有助在重修物理学来注释它是怎样实现的。反过来，这些新常识会成为改良质料的基础。Deng 指出，之前的非人工智能研究已经经阐了然机械应力怎样影响电极经久性的相干性，但今朝使用新要领得到的发明不仅使人振奋，也为基本理解此中阐扬作用的力学道理提供了动力。研究职员暗示，接下来他们将致力在使用他们的技能于原子程度上阐明有远景的新电池设计思绪。此中一个成果多是制造新型电池节制软件，它可以经由过程提高电池寿命的方式治理充电及放电。另外一个使人高兴的路子是开发更切确的计较模子，使电池工程师可以或许于计较机上而不是于试验室中摸索电极质料替换品。“这项事情已经经于举行中，”Chueh 传授说。“人工智能可以帮忙咱们以新的方式对待旧质料，也许可以从一些还没有可知的质料中找出一些有出路的替换品。”

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