由康奈爾大學(xué)(Cornell)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，利用所開發(fā)的人工智能系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)一種材料，有望制造更高效燃料鋰電池。該系統(tǒng)依賴于眾多算法機(jī)器人程序，每個(gè)執(zhí)行不同的任務(wù)，篩選成百上千的元素組合，創(chuàng)建相位圖，即原子之間的排列，人類可以據(jù)此確定哪些是可以使用的新材料。

康奈爾大學(xué)計(jì)算科學(xué)教授、重要研究人員CarlaGomes教授表示：“問題迫使我們開發(fā)全新的方法，真正推進(jìn)人工智能前沿領(lǐng)域，獲得物理上有意義的解決方案。”當(dāng)時(shí)，研究人員正在尋找一種催化劑，以改進(jìn)汽車燃料鋰電池。這種催化劑能讓汽車用甲醇替代難以儲(chǔ)存的氫，甲醇的效率可能要高得多。

加州理工學(xué)院的研究員JohnGregoire博士表示：“但是，我們已知的材料中，都不能充當(dāng)有效的甲醇氧化催化劑，因此要一種新材料。想要找到可行的催化劑，要對(duì)元素周期表上的所有元素進(jìn)行組合，這個(gè)數(shù)量太大了，不能做傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。”

研究人員還要了解材料的晶體結(jié)構(gòu)或相結(jié)構(gòu)，因?yàn)楣腆w可能具有多種相結(jié)構(gòu)，而每一種結(jié)構(gòu)作為催化劑的行為都不同。“人類可以解決包含兩個(gè)元素的簡單合成系統(tǒng)的相位圖，”Gregoire說，“但是，超過兩個(gè)元素時(shí)，人類要處理的信息太多，因此要人工智能的幫助。然而，現(xiàn)有機(jī)器學(xué)習(xí)方法并不適合嚴(yán)苛的科學(xué)研究。因?yàn)榻鉀Q方案不僅必須是可信的，而且必須遵守物理和化學(xué)定律。“

為了迎接這一挑戰(zhàn)，Gomes和同事開發(fā)名為“晶體”(CRYSTAL)的系統(tǒng)，用于晶體相位映射。該系統(tǒng)包括多個(gè)機(jī)器人程序，分別負(fù)責(zé)問題的不同部分，預(yù)測(cè)各種組合的相位結(jié)構(gòu)，并確保這些預(yù)測(cè)符合熱力學(xué)規(guī)則。機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)通常學(xué)習(xí)使用大量帶注釋的訓(xùn)練數(shù)據(jù)解決問題。例如，通過標(biāo)記為“狗”或“貓”的圖像集訓(xùn)練區(qū)分狗和貓的算法。但是，在此次研究中，沒有現(xiàn)成的標(biāo)記數(shù)據(jù)，因此，CRYSTAL要能夠從無標(biāo)記數(shù)據(jù)中得出推論，這一過程被稱為無監(jiān)督學(xué)習(xí)。“關(guān)于單一系統(tǒng)來說，這將是壓倒性的，是不可能實(shí)現(xiàn)的。”Gomes說，“但是，假如我們靈活地將多代理系統(tǒng)集中在一起，就能夠快速找到解決方案，并滿足所有的條件。“Gomes稱，CRYSTAL的靈感部分來自IBM沃森超級(jí)計(jì)算機(jī)。

通過CRYSTAL系統(tǒng)，研究人員識(shí)別出一種獨(dú)特的催化劑，它由三種元素結(jié)晶成一定的結(jié)構(gòu)，對(duì)甲醇氧化有效，可以用于基于甲醇的燃料鋰電池。Gregoire表示:“這一重要發(fā)現(xiàn)，挑戰(zhàn)我們對(duì)催化的理解，也是設(shè)計(jì)下一代催化劑的重要研究方向。”