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加州大學(xué)-Google DeepMind公司（來源：Nature）

發(fā)布時間：2023-11-30

2023年11月29日，谷歌旗下的 DeepMind 利用人工智能（AI）預(yù)測了超過 200 萬種新材料的結(jié)構(gòu)，該公司表示這一突破性成果將推動現(xiàn)實世界的技術(shù)改進。其相關(guān)研究成果已經(jīng)在當(dāng)?shù)貢r間周三以題《An autonomous laboratory for the accelerated synthesis of novel materials》刊登于《Nature》上。

DeepMind 研究員在論文中指出，其假設(shè)的近 40 萬個材料設(shè)計中的大部分很快就可以在實驗室條件下生產(chǎn)出來。這項研究可以為生產(chǎn)性能更好的電池、太陽能電池板和計算機芯片提供幫助。通過使用 AI 預(yù)測這些新材料的穩(wěn)定性后，DeepMind 表示下一步的研究重心將轉(zhuǎn)向預(yù)測它們在實驗室中合成的難易程度。實際上，新材料的發(fā)現(xiàn)和合成其實是一個十分昂貴且耗時的過程，例如我們目前隨處可見的鋰離子電池的商業(yè)應(yīng)用過程經(jīng)歷了大約 20 年的時間，其間耗費無數(shù)成本與心血?！拔覀兿Ｍㄟ^實驗、自主合成和機器學(xué)習(xí)模型的巨大改進，將這個 10 到 20 年的時間縮短到一個更容易控制的范圍”，DeepMind 的研究員 Ekin Dogus Cubuk 說道。據(jù)介紹，DeepMind 的 AI 是基于 Materials Project 數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練的。這是一個于 2011 年在勞倫斯伯克利國家實驗室成立的國際研究組織，目前擁有約 5 萬種已知材料的研究成果。該公司表示，現(xiàn)在將與研究界分享其數(shù)據(jù)，以期加速材料發(fā)現(xiàn)的進一步突破。

據(jù)論文描述，GNoME 已將結(jié)構(gòu)穩(wěn)定預(yù)測的精確性提高到 80% 以上，在預(yù)測成分時每 100 次試驗的精確度提高到 33%（相比之下，此前工作中該數(shù)字僅為 1%）。

Google DeepMind 材料發(fā)現(xiàn)團隊負責(zé)人 Ekin Dogus Cubuk 表示：“我們希望 GNoME 項目能夠推動無機晶體研究的發(fā)展。外部研究人員已經(jīng)通過獨立的物理實驗驗證了 GNoME 發(fā)現(xiàn)的 736 多種新材料，證明了我們模型的發(fā)現(xiàn)可以在實驗室中實現(xiàn)。”

然而，研究團隊在論文中也指出，在實際應(yīng)用中，GNoME 仍存在一些開放性問題，其中包括由競爭多形體引發(fā)的相變、振動輪廓和構(gòu)型熵引起的動態(tài)穩(wěn)定性，以及對最終合成能力的更深入理解。

為了制造 Materials Project 預(yù)測的新化合物，A-Lab 的 AI 通過研究科學(xué)論文并使用主動學(xué)習(xí)進行調(diào)整，創(chuàng)造出了新的配方。