為電池組件設(shè)計(jì)最佳分子構(gòu)成，是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。就像以數(shù)十億種潛在配料為基礎(chǔ)，創(chuàng)造新的蛋糕配方。設(shè)計(jì)人員需要面臨諸多挑戰(zhàn)，比如確定將哪些成分搭配在一起最合適。而且，即使擁有最先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，科學(xué)家們也無(wú)法精確地模擬每一種分子的化學(xué)特性，以證明其能成為下一代電池材料的基礎(chǔ)。

據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員，借助機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的力量，大大加快電池研發(fā)過(guò)程。首先，研究人員通過(guò)G4MP2計(jì)算密集型模型，建立高度精確的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含大約13.3萬(wàn)個(gè)小有機(jī)分子，可能構(gòu)成電池基本電解質(zhì)。然而，這些只是科學(xué)家們想要研究的1660億個(gè)大分子中的一小部分。為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間和力量，研究小組使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，將小數(shù)據(jù)組中的精確已知結(jié)構(gòu)，與大數(shù)據(jù)組中較粗的建模結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)。阿貢數(shù)據(jù)科學(xué)與學(xué)習(xí)部門(mén)負(fù)責(zé)人IanFoster表示：我們相信，機(jī)器學(xué)習(xí)代表了一種方法。只需花費(fèi)一小部分計(jì)算成本，就可獲得接近精確的分子圖像。

為了給機(jī)器學(xué)習(xí)模型打下基礎(chǔ)，F(xiàn)oster和同事在密度泛函理論基礎(chǔ)上，采用計(jì)算量較小的建模框架，通過(guò)該量子力學(xué)建模框架，計(jì)算大系統(tǒng)中的電子結(jié)構(gòu)。密度泛函理論可以較好地詮釋分子性質(zhì)，但不如G4MP2準(zhǔn)確。

為了更好、更廣泛地了解有機(jī)分子信息，需要使用高精度G4MP2計(jì)算分子中原子的位置，并將其與僅用密度泛函理論分析的分子進(jìn)行比較，以改進(jìn)算法。研究人員以G4MP2為標(biāo)準(zhǔn)，訓(xùn)練密度泛函理論模型，在其中加入修正因子，以降低計(jì)算成本，并提高精確度。

阿貢計(jì)算科學(xué)家LoganWard表示：機(jī)器學(xué)習(xí)算法為我們提供一種方法，研究大分子中原子和它們的鄰居之間的關(guān)系，了解它們?nèi)绾谓Y(jié)合并相互作用，尋找這些分子和我們所熟知的其他分子之間的相似之處。我們可以在此基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)大分子的能量，或高低精確度計(jì)算之間的差異。

阿貢化學(xué)家RajeevAssary表示：我們推出這一項(xiàng)目，希望盡可能得到電池電解質(zhì)候選組分的最大圖像。要將一種分子用于能量存儲(chǔ)應(yīng)用，我們需要了解其性質(zhì)，比如穩(wěn)定性。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)，我們可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)大分子的性質(zhì)。