在研究人员不介入的情况下,利用人工智能(AI)和自动化技术开发二次电池正极材料的自律探索实验室已经建成。
KAIST表示,新材料工程系的 Seo Donghwa 教授研究团队与 Posco Holdings 研究团队通过产学合作研究,构建了这一自律探索实验室,并于3日对外公布。
自律探索实验室是一种能够自主完成实验设计、执行和分析,从而探索最优材料的实验平台。
二次电池正极材料开发必然要经过对样品重量的测量与转移这一环节,以及定量、混合、压片、烧结和分析等过程。又因为需要在广泛的正极组成(化合物中组分元素的配比)和实验变量范围内进行探索,所以对熟练研究人员的劳动投入和较长的开发周期有较高需求。
相比之下,自律探索实验室基于AI模型,在研究人员不介入的情况下,由自动化系统完成样品的定量、混合、压片、烧结及分析,并对分析得到的数据进行解读和学习,从而选出最优候选材料。
联合研究团队为构建自动化系统,将定量、混合、压片、烧结及分析过程分别构建为独立的装置模块,然后由中央机械臂进行整体搬运和衔接,通过这种方式降低机械臂在系统中的比重,同时提升实验效率。
在24小时连续运行智能实验自动化系统时,可获取的实验数据量是原来的12倍以上,材料探索时间则可在现有基础上缩短约93%。
例如,假设材料探索所需实验次数为500次,若由研究人员直接进行实验,按照传统方式需要84天;而采用自动化系统,仅需6天即可完成,由此可以提高研究时间和人力投入的效率,这是联合研究团队给出的说明。
在自律探索实验室的开发过程中,Posco Holdings 负责项目整体的策划和统筹运营,共同承担了整体平台设计审查、部分模块设计以及基于AI的实验设计模型开发。
Seo Donghwa 教授团队则负责整体平台设计、部分模块设计与制作、算法开发,以及基于自动化系统的实验验证与错误改进等,承担了实际系统的实现与运行。
Seo Donghwa 教授表示:“自动化系统今后将有助于解决因低生育率导致的研究人力减少问题。研究团队将获取高质量的材料数据,以加快二次电池材料开发进程,从而为提升全球竞争力作出贡献。”
另一方面,本次研究由KAIST新材料工程系博士课程研究人员 Lee Hyunki 以及硕士课程研究人员 Bae Sungjae、Kim Dongwoo 主导,Posco Holdings 未来技术研究院能源材料研究所与LIB材料研究中心的首席研究员 Park Jungwoo、首席研究员 Park Inchul 共同参与完成。
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