Պատկերացրեք, որ մի գուշակ ձեր ծննդյան օրը ձեր ծնողներին ասում է, թե որքան ժամանակ կապրեք։ Նմանատիպ փորձառություն կարող են ունենալ նաև մարտկոցների քիմիկոսները, ովքեր օգտագործում են նոր հաշվողական մոդելներ՝ մարտկոցների կյանքի տևողությունը հաշվարկելու համար՝ հիմնվելով փորձարարական տվյալների ընդամենը մեկ ցիկլի վրա։

ԱՄՆ Էներգետիկայի նախարարության (DOE) Արգոնի ազգային լաբորատորիայի հետազոտողները նոր ուսումնասիրության մեջ դիմել են մեքենայական ուսուցման ուժին՝ տարբեր մարտկոցների քիմիական կազմի լայն շրջանակի կյանքի տևողությունը կանխատեսելու համար: Արգոնում հավաքված փորձարարական տվյալները, որոնք ներկայացնում են վեց տարբեր մարտկոցների քիմիական կազմություն, օգտագործելով 300 մարտկոցների հավաքածուից, գիտնականները կարող են ճշգրիտ որոշել, թե որքան ժամանակ կշարունակեն տարբեր մարտկոցների աշխատանքային ցիկլը:

Արգոնի հետազոտողները մեքենայական ուսուցման մոդելներ են օգտագործել՝ տարբեր քիմիական նյութերի լայն շրջանակի մարտկոցի ցիկլի կյանքի կանխատեսումներ անելու համար: (Նկարը՝ Shutterstock/Sealstep):

Մեքենայական ուսուցման ալգորիթմում գիտնականները համակարգչային ծրագրին մարզում են եզրակացություններ անելու սկզբնական տվյալների հավաքածուի հիման վրա, այնուհետև այդ մարզումից ստացված գիտելիքներն օգտագործում են մեկ այլ տվյալների հավաքածուի վերաբերյալ որոշումներ կայացնելու համար։

«Մարտկոցի յուրաքանչյուր տարբեր կիրառման համար՝ բջջային հեռախոսներից մինչև էլեկտրական մեքենաներ և ցանցային կուտակիչներ, մարտկոցի կյանքի տևողությունը հիմնարար նշանակություն ունի յուրաքանչյուր սպառողի համար», - ասաց ուսումնասիրության հեղինակ, Արգոնի հաշվողական գիտնական Նոա Պոլսոնը։ «Մարտկոցը հազարավոր անգամներ մինչև դրա խափանումը կարող է տարիներ տևել. մեր մեթոդը ստեղծում է մի տեսակ հաշվողական փորձարկման խոհանոց, որտեղ մենք կարող ենք արագորեն պարզել, թե ինչպես են տարբեր մարտկոցները աշխատելու»։

«Այս պահին մարտկոցի հզորության նվազման գնահատման միակ միջոցը մարտկոցի ցիկլային աշխատանքն է», - ավելացրեց Արգոնի էլեկտրաքիմիկոս Սյուզան «Սյու» Բաբինեկը, ուսումնասիրության մեկ այլ հեղինակ։ «Դա շատ թանկ է և երկար ժամանակ է պահանջում»։

Ըստ Փոլսոնի՝ մարտկոցի կյանքի տևողության որոշման գործընթացը կարող է բարդ լինել։ «Իրականությունն այն է, որ մարտկոցները հավերժ չեն ծառայում, և դրանց տևողությունը կախված է նրանից, թե ինչպես ենք մենք դրանք օգտագործում, ինչպես նաև դրանց դիզայնից և քիմիական բաղադրությունից», - ասաց նա։ «Մինչև հիմա իրականում լավ միջոց չի եղել իմանալու, թե որքան ժամանակ է մարտկոցը կտևի։ Մարդիկ կցանկանան իմանալ, թե որքան ժամանակ ունեն մինչև նոր մարտկոցի վրա գումար ծախսելը»։

Ուսումնասիրության եզակի կողմերից մեկն այն է, որ այն հիմնված է Արգոնում մարտկոցների կաթոդային տարբեր նյութերի, մասնավորապես Արգոնի արտոնագրված նիկել-մանգան-կոբալտ (NMC) վրա հիմնված կաթոդի վրա կատարված լայնածավալ փորձարարական աշխատանքի վրա։ «Մենք ունեինք մարտկոցներ, որոնք ներկայացնում էին տարբեր քիմիական բաղադրություն, որոնք ունեն տարբեր քայքայման և փչացման եղանակներ», - ասաց Պոլսոնը։ «Այս ուսումնասիրության արժեքն այն է, որ այն մեզ տվեց ազդանշաններ, որոնք բնորոշ են տարբեր մարտկոցների աշխատանքին»։

Այս ոլորտում հետագա ուսումնասիրությունները կարող են ուղղորդել լիթիում-իոնային մարտկոցների ապագան, ասաց Պոլսոնը։ «Մենք կարող ենք անել այն բաներից մեկը, որ ալգորիթմը մարզել հայտնի քիմիայի վրա և ստիպել նրան կանխատեսումներ անել անհայտ քիմիայի վրա», - ասաց նա։ «Ըստ էության, ալգորիթմը կարող է օգնել մեզ ուղղորդել նոր և բարելավված քիմիական միացությունների ուղղությամբ, որոնք առաջարկում են ավելի երկար կյանքի տևողություն»։

Այսպիսով, Փոլսոնը կարծում է, որ մեքենայական ուսուցման ալգորիթմը կարող է արագացնել մարտկոցային նյութերի մշակումը և փորձարկումը։ «Ենթադրենք, որ դուք ունեք նոր նյութ և այն մի քանի անգամ ցիկլի եք ենթարկում։ Դուք կարող եք օգտագործել մեր ալգորիթմը՝ կանխատեսելու դրա երկարակեցությունը, ապա որոշումներ կայացնելու համար, թե արդյոք ցանկանում եք շարունակել դրա փորձարարական ցիկլը, թե ոչ»։

«Եթե դուք լաբորատորիայում հետազոտող եք, կարող եք ավելի կարճ ժամանակում հայտնաբերել և փորձարկել շատ ավելի շատ նյութեր, քանի որ ունեք դրանք գնահատելու ավելի արագ միջոց», - ավելացրեց Բաբինեցը։

Ուսումնասիրության վրա հիմնված հոդված՝ «Մեքենայական ուսուցման համար նախատեսված գործառույթների ինժեներիան հնարավորություն տվեց վաղ կանխատեսել մարտկոցի կյանքի տևողությունը«», - հրապարակվել է «Ջուրի աղբյուրների հանդես»-ի փետրվարի 25-ի առցանց համարում։

Բացի Պոլսոնից և Բաբինեկից, հոդվածի այլ հեղինակների թվում են Արգոնի Ջոզեֆ Կուբալը, Լոգան Ուորդը, Սաուրաբհ Սաքսենան և Վենկուան Լուն:

Ուսումնասիրությունը ֆինանսավորվել է Արգոնի լաբորատորիայի կողմից ուղղորդվող հետազոտությունների և զարգացման (LDRD) դրամաշնորհով։