據(jù)外媒報(bào)道，英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院（ImperialCollegeLondon）的研究人員展示了機(jī)器學(xué)習(xí)可以如何幫助設(shè)計(jì)出性能更好的鋰離子電池和燃料動(dòng)力鋰電池。此種新型機(jī)器學(xué)習(xí)算法讓研究人員們能夠探索燃料動(dòng)力鋰電池和鋰離子電池微觀結(jié)構(gòu)的可能設(shè)計(jì)，然后運(yùn)行3D仿真模型，幫助研究人員做出提升電池性能的改變。

性能的提升包括讓智能手機(jī)充電速度更快、延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)航里程、新增數(shù)據(jù)中心氫燃料動(dòng)力鋰電池的功率等。

燃料動(dòng)力鋰電池可以利用由風(fēng)能和太陽(yáng)能等出現(xiàn)的清潔氫燃料，以出現(xiàn)熱量和電力，而智能手機(jī)、筆記本電腦和電動(dòng)汽車中的鋰離子電池也是一種很受歡迎的能源存儲(chǔ)方式。兩者的性能都與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)：電池內(nèi)部小孔的形狀和排列方式都會(huì)影響到燃料動(dòng)力鋰電池出現(xiàn)的能量以及電池的充放電速度。

不過(guò)，由于此類小孔的尺寸為微米級(jí)，非常小，在分辨率足夠高的條件下研究此類小孔的特定形狀和尺寸，以將其與電池的整體性能聯(lián)系起來(lái)，可能會(huì)非常困難。

現(xiàn)在，帝國(guó)理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)幫助他們以虛擬方式探索此類小孔，并運(yùn)行3D仿真模型，基于電池的微觀結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)其性能。

研究人員采用一種稱為“深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)”（DC-GANs）的新型機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，基于從同步加速器（一種足球場(chǎng)大小的粒子加速器）的納米級(jí)成像中獲得的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)生成電池微觀結(jié)構(gòu)的3D圖像數(shù)據(jù)。

該研究的首席作者、帝國(guó)理工學(xué)院地球科學(xué)與工程系的AndreaGayon-Lombardo表示：“我們的技術(shù)幫助我們放大電池和電芯，以觀察什么特性會(huì)影響整體性能。研發(fā)此種基于圖像的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可以為分析此種尺寸的圖像供應(yīng)新方法?！?/p>

當(dāng)運(yùn)行3D仿真模型以預(yù)測(cè)電池性能時(shí)，研究人員要足夠大的數(shù)據(jù)量，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上代表整個(gè)電池。目前很難獲取分辨率達(dá)標(biāo)的大量微觀結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)。不過(guò)，研究人員發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)訓(xùn)練代碼來(lái)生成具有相同屬性、更大的數(shù)據(jù)集，或者有意地生成結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)能夠建立性能更佳電池的模型。

通過(guò)限制其算法只出現(xiàn)目前可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的結(jié)果，研究人員希望能夠?qū)⒓夹g(shù)應(yīng)用到電池制造中，為下一代電池設(shè)計(jì)得到優(yōu)化的電極。