คู่มือแอปพลิเคชัน

AI ในการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่

AI เร่งการค้นพบวัสดุแบตเตอรี่ใหม่และการจัดการเซลล์ที่มีอยู่ โดยบีบอัดเคมีที่ลองผิดลองถูกมาหลายทศวรรษให้เหลือเพียงเดือนเดียว

ภาพรวม

AI เร่งการค้นพบวัสดุแบตเตอรี่ใหม่และการจัดการเซลล์ที่มีอยู่ โดยบีบอัดเคมีที่ลองผิดลองถูกมาหลายทศวรรษให้เหลือเพียงเดือนเดียว สิ่งสำคัญคือแบตเตอรี่ที่ดีกว่า ปลอดภัยกว่า และถูกกว่าคือปัญหาคอขวดสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า กริด และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

AI ในการออกแบบแบตเตอรี่และการเพิ่มประสิทธิภาพมุ่งเน้นไปที่การใช้งานจริง: เปลี่ยนความสามารถของโมเดลให้เป็นขั้นตอนการทำงานรายวันที่เชื่อถือได้ซึ่งส่งมอบมูลค่าที่วัดได้

เจาะลึก

การพัฒนาแบตเตอรี่ช้ามาก: สูตรอิเล็กโทรไลต์เดียวอาจใช้เวลาหลายปีในการทดสอบ และพื้นที่สำหรับสารเคมีที่เป็นไปได้นั้นมีขนาดใหญ่มากทางดาราศาสตร์ AI โจมตีสิ่งนี้ในสองระดับ ในการค้นพบวัสดุ แบบจำลองแมชชีนเลิร์นนิงที่ได้รับการฝึกอบรมเกี่ยวกับเคมีควอนตัมและข้อมูลการทดลองจะทำนายว่าองค์ประกอบใดผสมกันที่ให้ค่าการนำไฟฟ้า ความเสถียร และความหนาแน่นของพลังงานสูง ก่อนที่จะสังเคราะห์สิ่งใดสิ่งหนึ่ง ในปี 2023 Microsoft และห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Pacific Northwest คัดกรองผู้สมัครมากกว่า 32 ล้านคนเพื่อค้นหาอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตตที่ใช้ลิเธียมน้อยกว่ามาก ในระดับอุปกรณ์ AI ขับเคลื่อนระบบการจัดการแบตเตอรี่ที่ประเมินสถานะการชาร์จและสถานะสุขภาพ คาดการณ์อายุการใช้งานที่เหลืออยู่ และตรวจจับสัญญาณเริ่มต้นของความร้อนที่หนีไม่พ้น ห้องปฏิบัติการหุ่นยนต์แบบวงปิดเพิ่มการทดลองอัตโนมัติ โดยที่ AI เสนอการทดลองครั้งต่อไปและหุ่นยนต์จะเป็นผู้ดำเนินการ

ข้อมูลเชิงลึกทางเทคนิค

สองเทคนิคครอบงำ โครงข่ายประสาทเทียมแบบกราฟปฏิบัติต่อคริสตัลหรือโมเลกุลเป็นกราฟของอะตอมและพันธะ โดยเรียนรู้ที่จะทำนายคุณสมบัติ เช่น การนำไฟฟ้าไอออนิกจากโครงสร้างเพียงอย่างเดียว การเพิ่มประสิทธิภาพแบบเบย์จะเป็นแนวทางในการทดลอง โดยจะสร้างตัวแทนที่น่าจะเป็นไปได้ของภูมิทัศน์ทางเคมีเทียบกับประสิทธิภาพ และเลือกการทดสอบครั้งต่อไปเพื่อเพิ่มข้อมูลที่คาดหวังให้ได้มากที่สุด สร้างสมดุลระหว่างการสำรวจสูตรที่ไม่รู้จักกับการใช้ประโยชน์จากสูตรที่มีแนวโน้มดี จึงมีการทดลองทางกายภาพน้อยลง

การเรียนรู้ AI ในการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่

AI เร่งการค้นพบวัสดุแบตเตอรี่ใหม่และการจัดการเซลล์ที่มีอยู่ โดยบีบอัดเคมีที่ลองผิดลองถูกมาหลายทศวรรษให้เหลือเพียงเดือนเดียว สิ่งสำคัญคือแบตเตอรี่ที่ดีกว่า ปลอดภัยกว่า และถูกกว่าคือปัญหาคอขวดสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า กริด และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ AI ในการออกแบบแบตเตอรี่และการเพิ่มประสิทธิภาพมุ่งเน้นไปที่การใช้งานจริง: เปลี่ยนความสามารถของโมเดลให้เป็นขั้นตอนการทำงานรายวันที่เชื่อถือได้ซึ่งส่งมอบมูลค่าที่วัดได้ เพื่อสร้างความเข้าใจอย่างลึกซึ้ง ให้ถือว่า AI ในการออกแบบแบตเตอรี่และการเพิ่มประสิทธิภาพเป็นรูปแบบการทำงาน ไม่ใช่คุณลักษณะเดียว: กำหนดผลลัพธ์ที่ต้องการ ชี้แจงสมมติฐาน และแยกสิ่งที่ระบบสามารถทำได้อย่างน่าเชื่อถือจากสิ่งที่ยังต้องใช้วิจารณญาณจากผู้เชี่ยวชาญ

ในทางปฏิบัติ ทีมที่แข็งแกร่งที่ใช้ AI ในการออกแบบแบตเตอรี่และการเพิ่มประสิทธิภาพจะมุ่งเน้นไปที่ผลลัพธ์ของเวิร์กโฟลว์ ไม่ใช่จำลองการสาธิต และกำหนดจุดตรวจสอบของมนุษย์ตั้งแต่เนิ่นๆ โดยจะบันทึกเกณฑ์ความสำเร็จที่ชัดเจน ทดสอบกับข้อมูลและขั้นตอนการทำงานที่สมจริง และทำซ้ำตามรูปแบบความล้มเหลวที่สังเกตได้ แทนที่จะชนะการวัดประสิทธิภาพเพียงครั้งเดียว นี่คือจุดที่ความเข้าใจทางทฤษฎีกลายเป็นความสามารถที่คงทนของผลิตภัณฑ์ นโยบาย และการดำเนินงาน

การออกแบบระดับแอปพลิเคชันจะกำหนดว่า AI จะปรับปรุงผลลัพธ์ที่แท้จริงหรือไม่ ในขณะเดียวกัน การทำให้กระบวนการที่เสียหายเป็นอัตโนมัติสามารถขยายปัญหาที่มีอยู่ได้ แนวทางที่ยืดหยุ่นที่สุดคือการรวมความเร็วของการทดลองเข้ากับวินัยในการกำกับดูแล: ดำเนินการนำร่อง จับหลักฐาน เผยแพร่บันทึกการตัดสินใจ และอัปเดตการป้องกันอย่างต่อเนื่องเมื่อพฤติกรรมของโมเดล ความคาดหวังของผู้ใช้ และข้อกำหนดด้านกฎระเบียบมีการเปลี่ยนแปลง

ผลกระทบเชิงกลยุทธ์

การออกแบบระดับแอปพลิเคชันจะกำหนดว่า AI จะปรับปรุงผลลัพธ์ที่แท้จริงหรือไม่

การออกแบบระดับแอปพลิเคชันจะกำหนดว่า AI จะปรับปรุงผลลัพธ์ที่แท้จริงหรือไม่ ในการปรับใช้คุณภาพสูง สิ่งนี้จะถูกแปลเป็นกฎการปฏิบัติงานที่วัดผลได้ ขอบเขตความเป็นเจ้าของ และขั้นตอนการตรวจสอบที่เกิดซ้ำ เพื่อให้ทีมสามารถปรับขนาดความมั่นใจแทนที่จะปรับขนาดความคลุมเครือ

การบูรณาการขั้นตอนการทำงานที่ดีจะช่วยเพิ่มผลผลิตที่ผู้ใช้ไว้วางใจได้

การบูรณาการขั้นตอนการทำงานที่ดีจะช่วยเพิ่มผลผลิตที่ผู้ใช้ไว้วางใจได้ ในการปรับใช้คุณภาพสูง สิ่งนี้จะถูกแปลเป็นกฎการปฏิบัติงานที่วัดผลได้ ขอบเขตความเป็นเจ้าของ และขั้นตอนการตรวจสอบที่เกิดซ้ำ เพื่อให้ทีมสามารถปรับขนาดความมั่นใจแทนที่จะปรับขนาดความคลุมเครือ

กรณีการใช้งานที่มีขอบเขตดีจะช่วยลดความเหนื่อยล้าของการเปลี่ยนแปลงและความเสี่ยงในการดำเนินการ

กรณีการใช้งานที่มีขอบเขตดีจะช่วยลดความเหนื่อยล้าของการเปลี่ยนแปลงและความเสี่ยงในการดำเนินการ ในการปรับใช้คุณภาพสูง สิ่งนี้จะถูกแปลเป็นกฎการปฏิบัติงานที่วัดผลได้ ขอบเขตความเป็นเจ้าของ และขั้นตอนการตรวจสอบที่เกิดซ้ำ เพื่อให้ทีมสามารถปรับขนาดความมั่นใจแทนที่จะปรับขนาดความคลุมเครือ

อนาคตของ AI ในการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่

คาดว่าจะมีห้องปฏิบัติการที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองซึ่งมี AI และหุ่นยนต์ทำการทดลองตลอดเวลาโดยอาศัยข้อมูลจากมนุษย์เพียงเล็กน้อย ซึ่งจะทำให้วงจรการค้นพบลดลงจากหลายปีเหลือเพียงไม่กี่สัปดาห์ แบบจำลองพื้นฐานที่ได้รับการฝึกอบรมกับวัสดุนับล้านควรนำไปใช้ทั่วไปกับทางเลือกลิเธียม เช่น การออกแบบโซเดียมและโซลิดสเตต ช่วยลดแรงกดดันในห่วงโซ่อุปทานสำหรับโลหะที่หายาก AI บนอุปกรณ์ใน EV และกริดจะคาดการณ์ความล้มเหลวก่อนที่จะเกิดขึ้นได้มากขึ้น ช่วยให้การชาร์จเร็วขึ้นและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานขึ้นโดยไม่กระทบต่อความปลอดภัย

การใช้งานจริงในโลกแห่งความเป็นจริง

Microsoft และ PNNL ใช้ AI เพื่อคัดกรองวัสดุที่เข้าข่าย 32 ล้านรายการ และระบุอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตตใหม่ที่จะแทนที่ลิเทียมส่วนใหญ่ด้วยโซเดียม

Tesla และผู้ผลิต EV รายอื่นๆ ใช้ซอฟต์แวร์การจัดการแบตเตอรี่แบบแมชชีนเลิร์นนิงเพื่อประมาณระยะและตรวจจับเซลล์ที่เสี่ยงต่อการเกิดความร้อน

โตโยต้าและพันธมิตรใช้โมเดล ML เพื่อเร่งการพัฒนาอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่โซลิดสเตตเพื่อให้มีความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น

สตาร์ทอัพอย่าง Aionics และ Citrine Informatics ใช้ AI เพื่อแนะนำสูตรอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งช่วยลดจำนวนการทดลองทางกายภาพที่จำเป็น

รูปแบบการดำเนินงาน

AI ในการออกแบบแบตเตอรี่และการเพิ่มประสิทธิภาพในทางปฏิบัติ

Microsoft และ PNNL ใช้ AI เพื่อคัดกรองวัสดุที่เข้าข่าย 32 ล้านรายการ และระบุอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตตใหม่ที่จะแทนที่ลิเทียมส่วนใหญ่ด้วยโซเดียม

Microsoft และ PNNL ใช้ AI เพื่อคัดกรองวัสดุที่เข้าข่าย 32 ล้านรายการ และระบุอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตตใหม่ที่แทนที่ลิเธียมส่วนใหญ่ด้วยโซเดียม ทีมมักจะได้รับผลลัพธ์ที่ดีกว่าเมื่อพวกเขากำหนดเกณฑ์คุณภาพล่วงหน้า รักษาเส้นทางการยกระดับโดยมนุษย์สำหรับกรณี Edge และติดตามทั้งการเพิ่มผลผลิตและต้นทุนข้อผิดพลาดเมื่อเวลาผ่านไป

AI ในการออกแบบแบตเตอรี่และการเพิ่มประสิทธิภาพในทางปฏิบัติ

Tesla และผู้ผลิต EV รายอื่นๆ ใช้ซอฟต์แวร์การจัดการแบตเตอรี่แบบแมชชีนเลิร์นนิงเพื่อประมาณระยะและตรวจจับเซลล์ที่เสี่ยงต่อการเกิดความร้อน

Tesla และผู้ผลิต EV อื่นๆ ใช้ซอฟต์แวร์การจัดการแบตเตอรี่แบบแมชชีนเลิร์นนิงเพื่อประมาณระยะและตรวจจับเซลล์ที่มีความเสี่ยงต่อภาวะความร้อนที่ควบคุมไม่ได้ ทีมมักจะได้รับผลลัพธ์ที่ดีกว่าเมื่อพวกเขากำหนดเกณฑ์คุณภาพล่วงหน้า รักษาเส้นทางการยกระดับโดยมนุษย์สำหรับ Edge Cases และติดตามทั้งประสิทธิภาพการผลิตที่เพิ่มขึ้นและต้นทุนข้อผิดพลาดเมื่อเวลาผ่านไป

AI ในการออกแบบแบตเตอรี่และการเพิ่มประสิทธิภาพในทางปฏิบัติ

โตโยต้าและพันธมิตรใช้โมเดล ML เพื่อเร่งการพัฒนาอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่โซลิดสเตตเพื่อให้มีความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น

โตโยต้าและพันธมิตรใช้โมเดล ML เพื่อเร่งการพัฒนาอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่โซลิดสเตตเพื่อความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น ทีมมักจะได้รับผลลัพธ์ที่ดีกว่าเมื่อพวกเขากำหนดเกณฑ์คุณภาพล่วงหน้า รักษาเส้นทางการยกระดับโดยมนุษย์สำหรับกรณี Edge และติดตามทั้งประสิทธิภาพการผลิตที่เพิ่มขึ้นและต้นทุนข้อผิดพลาดเมื่อเวลาผ่านไป

AI ในการออกแบบแบตเตอรี่และการเพิ่มประสิทธิภาพในทางปฏิบัติ

สตาร์ทอัพอย่าง Aionics และ Citrine Informatics ใช้ AI เพื่อแนะนำสูตรอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งช่วยลดจำนวนการทดลองทางกายภาพที่จำเป็น

สตาร์ทอัพอย่าง Aionics และ Citrine Informatics ใช้ AI เพื่อแนะนำสูตรอิเล็กโทรไลต์ และลดจำนวนการทดลองทางกายภาพที่จำเป็น ทีมมักจะได้รับผลลัพธ์ที่ดีกว่าเมื่อพวกเขากำหนดเกณฑ์คุณภาพล่วงหน้า รักษาเส้นทางการยกระดับโดยมนุษย์สำหรับกรณี Edge และติดตามทั้งการเพิ่มผลผลิตและต้นทุนข้อผิดพลาดเมื่อเวลาผ่านไป

ความเสี่ยงและรั้ว

!

การทำให้กระบวนการที่เสียหายเป็นอัตโนมัติสามารถขยายปัญหาที่มีอยู่ได้

!

ทีมอาจดำเนินการอัตโนมัติมากเกินไปและลบวิจารณญาณของมนุษย์ที่จำเป็นออก

!

คุณภาพอาจคลาดเคลื่อนได้หากไม่ได้รับการประเมินผลลัพธ์อย่างต่อเนื่อง

แผนงานการดำเนินงาน

1

แมปขั้นตอนการทำงานปัจจุบันและระบุขั้นตอนที่มีแรงเสียดทานสูงสุด

แมปขั้นตอนการทำงานปัจจุบันและระบุขั้นตอนที่มีแรงเสียดทานสูงสุด ถือว่าแต่ละขั้นตอนเป็นเหมือนประตูหลักฐาน: หากไม่ตรงตามเกณฑ์ ให้หยุดการเปิดตัวชั่วคราว ปิดช่องว่าง จากนั้นจึงขยายการใช้งานเท่านั้น

2

กำหนดจุดตรวจของมนุษย์ก่อนระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ

กำหนดจุดตรวจของมนุษย์ก่อนระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ถือว่าแต่ละขั้นตอนเป็นเหมือนประตูหลักฐาน: หากไม่ตรงตามเกณฑ์ ให้หยุดการเปิดตัวชั่วคราว ปิดช่องว่าง จากนั้นจึงขยายการใช้งานเท่านั้น

3

ฝึกอบรมผู้ใช้เกี่ยวกับการแจ้งเตือน เส้นทางการยกระดับ และมาตรฐานคุณภาพ

ฝึกอบรมผู้ใช้เกี่ยวกับการแจ้งเตือน เส้นทางการยกระดับ และมาตรฐานคุณภาพ ถือว่าแต่ละขั้นตอนเป็นเหมือนประตูหลักฐาน: หากไม่ตรงตามเกณฑ์ ให้หยุดการเปิดตัวชั่วคราว ปิดช่องว่าง จากนั้นจึงขยายการใช้งานเท่านั้น

4

ติดตามผลลัพธ์ระดับงานเพื่อยืนยันคุณค่าที่ยั่งยืน

ติดตามผลลัพธ์ระดับงานเพื่อยืนยันคุณค่าที่ยั่งยืน ถือว่าแต่ละขั้นตอนเป็นเหมือนประตูหลักฐาน: หากไม่ตรงตามเกณฑ์ ให้หยุดการเปิดตัวชั่วคราว ปิดช่องว่าง จากนั้นจึงขยายการใช้งานเท่านั้น

สำรวจต่อไป