Hebu fikiria mchawi akiwaambia wazazi wako, siku uliyozaliwa, muda ambao ungeishi. Uzoefu kama huo unawezekana kwa wanakemia wa betri wanaotumia mifumo mipya ya kompyuta kuhesabu muda wa maisha ya betri kulingana na mzunguko mmoja tu wa data ya majaribio.

Katika utafiti mpya, watafiti katika Maabara ya Kitaifa ya Argonne ya Idara ya Nishati ya Marekani (DOE) wamegeukia nguvu ya kujifunza kwa mashine ili kutabiri maisha ya aina mbalimbali za kemia za betri. Kwa kutumia data ya majaribio iliyokusanywa huko Argonne kutoka kwa seti ya betri 300 zinazowakilisha kemia sita tofauti za betri, wanasayansi wanaweza kubaini kwa usahihi ni muda gani betri tofauti zitaendelea kuzunguka.

Watafiti wa Argonne wametumia mifumo ya kujifunza kwa mashine ili kutabiri maisha ya mzunguko wa betri kwa aina mbalimbali za kemia. (Picha na Shutterstock/Sealstep.)

Katika algoriti ya kujifunza kwa mashine, wanasayansi hufunza programu ya kompyuta kufanya hitimisho kuhusu seti ya awali ya data, na kisha kuchukua kile ilichojifunza kutokana na mafunzo hayo ili kufanya maamuzi kuhusu seti nyingine ya data.

"Kwa kila aina tofauti ya matumizi ya betri, kuanzia simu za mkononi hadi magari ya umeme hadi hifadhi ya gridi ya taifa, muda wa matumizi ya betri ni muhimu sana kwa kila mtumiaji," alisema mwanasayansi wa kompyuta wa Argonne Noah Paulson, mwandishi wa utafiti huo. "Kulazimika kutumia betri mara elfu hadi ishindwe kunaweza kuchukua miaka; mbinu yetu huunda aina ya jikoni ya majaribio ya kompyuta ambapo tunaweza kubaini haraka jinsi betri tofauti zitakavyofanya kazi."

"Hivi sasa, njia pekee ya kutathmini jinsi uwezo katika betri unavyopungua ni kuzungusha betri," aliongeza mtaalamu wa elektrokemia wa Argonne Susan "Sue" Babinec, mwandishi mwingine wa utafiti huo. "Ni ghali sana na inachukua muda mrefu."

Kulingana na Paulson, mchakato wa kuanzisha muda wa matumizi ya betri unaweza kuwa mgumu. "Ukweli ni kwamba betri hazidumu milele, na muda wake unategemea jinsi tunavyozitumia, pamoja na muundo wake na kemia yake," alisema. "Hadi sasa, hakuna njia nzuri ya kujua muda ambao betri itadumu. Watu watataka kujua muda ambao wana hadi watakapolazimika kutumia pesa kwenye betri mpya."

Kipengele kimoja cha kipekee cha utafiti huu ni kwamba ulitegemea kazi kubwa ya majaribio iliyofanywa huko Argonne kwenye aina mbalimbali za vifaa vya kathodi ya betri, hasa kathodi yenye hati miliki ya Argonne inayotokana na nikeli-manganese-cobalt (NMC). "Tulikuwa na betri zilizowakilisha kemia tofauti, ambazo zina njia tofauti ambazo zingeharibika na kushindwa," Paulson alisema. "Thamani ya utafiti huu ni kwamba ulitupa ishara ambazo ni sifa ya jinsi betri tofauti zinavyofanya kazi."

Utafiti zaidi katika eneo hili una uwezo wa kuongoza mustakabali wa betri za lithiamu-ion, Paulson alisema. "Mojawapo ya mambo tunayoweza kufanya ni kufundisha algoriti kwenye kemia inayojulikana na kuiwezesha kutoa utabiri kwenye kemia isiyojulikana," alisema. "Kimsingi, algoriti inaweza kutusaidia kutuelekeza kwenye mwelekeo wa kemia mpya na zilizoboreshwa ambazo hutoa maisha marefu zaidi."

Kwa njia hii, Paulson anaamini kwamba algoriti ya kujifunza kwa mashine inaweza kuharakisha ukuzaji na upimaji wa vifaa vya betri. "Tuseme una nyenzo mpya, na unaizungusha mara chache. Unaweza kutumia algoriti yetu kutabiri muda wake wa kuishi, na kisha kufanya maamuzi kuhusu kama unataka kuendelea kuizungusha kwa majaribio au la."

"Ikiwa wewe ni mtafiti katika maabara, unaweza kugundua na kujaribu nyenzo nyingi zaidi kwa muda mfupi kwa sababu una njia ya haraka ya kuzitathmini," Babinec aliongeza.

Karatasi inayotokana na utafiti, "Uhandisi wa vipengele vya kujifunza kwa mashine umewezesha utabiri wa mapema wa muda wa matumizi ya betri,” ilionekana katika toleo la mtandaoni la Februari 25 la Jarida la Vyanzo vya Nguvu.

Mbali na Paulson na Babinec, waandishi wengine wa karatasi hiyo ni pamoja na Joseph Kubal, Logan Ward, Saurabh Saxena na Wenquan Lu wa Argonne.

Utafiti huo ulifadhiliwa na ruzuku ya Utafiti na Maendeleo Yanayoongozwa na Maabara ya Argonne (LDRD).