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Nature重磅:終於,科學家開啟「AI黑盒」,發現了化學新知識

2024-09-05科學

文案 |漢川子

編輯 |漢川子

面臨全球氣候惡化的嚴峻形勢,綠色環保發展已成為各國共同的責任與挑戰。

在應對氣候變遷問題的過程中,清潔能源的發展和利用被認為是解決這一全球性挑戰的有效途徑之一。 近年來,有機太陽能電池作為一種全新的太陽能電池技術備受矚目,具有輕薄柔性、透明度好、制作工藝簡單等諸多優勢,被譽為未來光伏技術的發展方向。

由於受到光穩定性等方面的制約,有機太陽能電池在商業化套用過程中一直進展緩慢。

近日,來自伊利諾大學厄巴納-香檳分校和多倫多大學的研究團隊透過人工智慧黑盒技術成功提升了有機太陽能電池的光穩定性,為該領域的發展帶來了全新的突破。

提升有機太陽能電池的光穩定性成為關鍵

在當前全球範圍內的能源結構轉型中,太陽能光伏作為一種清潔能源備受矚目。 而在太陽能光伏領域,雖然矽基太陽能電池一直占據主導地位,但是其制作工藝復雜、重量大、成本高等問題也制約了其在一些特殊場景下的套用。

人們開始將目光投向有機太陽能電池,希望透過其輕薄柔性、透明度好等特點來滿足未來特殊場景的能源需求。

與此同時,提升有機太陽能電池的光穩定性也成為了當前研究的熱點和難點之一,其光穩定性的不足直接影響著其實際套用效果。

從長遠來看,如果無法解決好有機太陽能電池的光穩定性問題,其在光伏領域的發展也將受到較大制約,無法和傳統矽基太陽能電池相抗衡。

人工智慧成功「開啟」有機太陽能電池「黑盒」

在過去的一段時間內,隨著人工智慧技術的快速發展和套用,越來越多的研究者開始嘗試將人工智慧技術引入到太陽能電池的研發過程中來,希望透過其強大的「數據分析+自我學習」能力來加速材料的篩選和最佳化工作。

而有機太陽能電池的材料體系非常龐大,如何高效地從中找到具有較好光電轉換效能且穩定性好的材料一直是一個比較頭疼的問題。

在這項最新的研究中,研究者成功地將人工智慧技術運用到有機太陽能電池的研發過程中,並且在一定程度上成功「開啟」了有機太陽能電池的「黑盒」,幫助人們更清晰地了解其內部工作機制。

具體來講,研究者透過一種名為「閉環遷移」的方法,成功將機器學習、自動化實驗和物理建模等技術進行了有機的結合, 並且在整個實驗過程中實作了多個環節的「無人化」操作,包括材料的合成和表征工作。

透過這一方法,研究者獲取了大量的實驗數據,並且成功地從中挖掘出對有機太陽能電池光穩定性影響較大的關鍵因素,為後續的材料最佳化工作提供了重要參考。

研究者還利用人工智慧技術成功地「預測」出了一系列具有較好光穩定性的有機分子結構,為有機太陽能電池的材料設計和篩選工作提供了全新的思路和方向。

人工智慧技術助力科學研究邁向「智慧化」時代

透過這項研究成果,我們不難發現,人工智慧技術在科學研究領域的套用前景十分廣闊,其不僅可以幫助科學家們更高效地開展材料研發工作,還可以從大量的實驗數據中挖掘出「隱藏」的規律和知識。

在某種程度上,有機太陽能電池的研發過程就好比是一場「實驗室裏的大數據探索之旅」,而人工智慧技術則為科學家們提供了一種全新的「數據分析工具」,幫助他們更好地「看見」和「理解」這些數據中蘊含的「寶貴資訊」。

未來,隨著人工智慧技術的不斷發展和完善,相信其在科學研究領域的套用也會越來越深入,科學研究工作也將迎來一場真正意義上的「智慧化」革命。

在這一過程中,科學家們需要和人工智慧「夥伴」充分合作,充分挖掘人工智慧技術在科學研究中的潛在作用,努力將其套用到具體的研究任務中,為解決各種重大科學問題和挑戰帶來新的思路和突破口。

透過人工智慧技術的「加持」,相信科學研究工作一定可以邁向一個全新的境界,為人類社會的永續發展和進步貢獻更多「智慧」和「力量」。