Vylepšené solární články aktivním učením

Chemické snímky vesmíru byly prozkoumány dodnes. Uznání: © Kunkel / FHI

Jak se připravím na něco, co ještě nevím? Vědci z Fritz Haberova institutu v Berlíně a z Technické univerzity v Mnichově se touto téměř filozofickou otázkou zabývají v kontextu strojového učení. Učení není nic jiného než čerpání z předchozích zkušeností. Při řešení nové situace je třeba řešit téměř identické situace v minulosti. Ve strojovém učení tento ekvivalent znamená, že s algoritmem učení je třeba manipulovat zhruba se stejnými daty. Ale co můžeme dělat, když existuje téměř nekonečné množství možností, že je prostě nemožné vytvořit data pokrývající všechny podmínky?

Tento problém se vždy objeví při řešení nesčetného počtu možných kandidátských molekul. Organické polovodiče umožnily důležité technologie budoucnosti, jako jsou přenosné solární články nebo rolovací displeje. Pro takové aplikace je nutné objevit vylepšené organické molekuly – které tyto materiály obsahují. Úkoly tohoto druhu využívají hlavně techniky strojového učení, zatímco trénují data z počítačových simulací nebo experimentů. Počet možných malých organických molekul se však odhaduje na 10.33. Pouhý počet možností prakticky znemožňuje generovat dostatek dat, aby odrážely tak velkou rozmanitost materiálu. Většina molekul je navíc nevhodná pro organické polovodiče. Jedním z nich je zásadní hledání příslovečné jehly v kupce sena.

Ve své práci publikované nedávno dne Komunikace v oblasti životního prostředí Tým kolem profesora Karstena Reutera, ředitele teoretického oddělení Fritz-Haberova institutu, odpověděl na tento problém pomocí takzvaného aktivního učení.

Místo toho, aby se učil z existujících dat, algoritmus strojového učení sám o sobě iterativně rozhoduje, jaká data je třeba o problému vědět. Vědci nejprve implementovali simulace několika malých molekul a získali data týkající se vodivosti molekul – měřítko jejich užitečnosti při pohledu na možné materiály solárních článků. V souladu s těmito daty algoritmus určuje, zda malé změny v těchto molekulách již mohou nést užitečné vlastnosti nebo zda jsou nejisté kvůli nedostatku stejných dat. Ve stejném případě automaticky požaduje nové simulace, zdokonaluje se prostřednictvím nově generovaných dat, zvažuje nové molekuly a pokračuje v úpravě tohoto přístupu.

Vědci ve své práci ukázali, jak lze tímto způsobem efektivně identifikovat nové a slibné molekuly, zatímco algoritmus pokračuje ve zkoumání mnoha molekulárních prostorů, dokonce i nyní, v tuto hodinu. Každý týden se navrhují nové molekuly, které by mohly pohánět novou generaci solárních článků, a algoritmus se stále zlepšuje a zlepšuje.

Odkaz: „Aktivní objev organických polovodičů“ Christian Kunkel, Johannes T. Margraf, Ke Chen, Harald Oberhofer a Karsten Reuter, 23. dubna 2021, Komunikace v oblasti životního prostředí.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22611-4

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Newsletter

Subscribe to stay updated.