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編者按：麻省理工學(xué)院附屬的三個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在豐田研究院的支持下將共同致力于開(kāi)發(fā)一種新穎的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)鋰離子(Li-ion)電池設(shè)計(jì)，有可能通過(guò)將原子與宏觀特性聯(lián)系起來(lái)，并更普遍地推進(jìn)電化學(xué)材料來(lái)統(tǒng)一能源材料設(shè)計(jì)。

作為由豐田研究院(TRI)發(fā)起的3500萬(wàn)美元材料科學(xué)發(fā)現(xiàn)計(jì)劃的一部分，麻省理工學(xué)院附屬的三個(gè)研究團(tuán)隊(duì)將獲得約1000萬(wàn)美元的資金。提供四年多的時(shí)間，對(duì)麻省理工學(xué)院研究人員的支持將主要針對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和推進(jìn)支持移動(dòng)和自治系統(tǒng)未來(lái)的技術(shù)：能量存儲(chǔ)。

麻省理工學(xué)院的Martin Bazant，斯坦福大學(xué)和普渡大學(xué)的同事們將共同致力于開(kāi)發(fā)一種新穎的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)鋰離子(Li-ion)電池設(shè)計(jì)。這些用于手機(jī)和混合動(dòng)力汽車(chē)的儲(chǔ)能器具有實(shí)用性，但由于其電化學(xué)的基本復(fù)雜性而變得復(fù)雜。利用納米級(jí)可視化技術(shù)，首次揭示了鋰離子粒子如何實(shí)時(shí)充電和放電，與他的理論預(yù)測(cè)非常一致，Bazant將利用機(jī)器學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)可充電電池的可擴(kuò)展預(yù)測(cè)建模框架。

“通過(guò)將機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于充電電池內(nèi)部工作的這些視頻 - 使用每個(gè)像素和每個(gè)幀作為測(cè)量 - 我們可以梳理出更適合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的模型，”EG Roos(1944)教授Bazant說(shuō)。化學(xué)工程系和數(shù)學(xué)教授。“這種方法有可能通過(guò)將原子與宏觀特性聯(lián)系起來(lái)，并更普遍地推進(jìn)電化學(xué)材料來(lái)統(tǒng)一能源材料設(shè)計(jì)。”

除了Bazant的努力，其中還包括合作者Richard Braatz，Edwin R. Gilliland教授，另外兩個(gè)麻省理工學(xué)院附屬項(xiàng)目將得到TRI的支持。環(huán)境系統(tǒng)的Morton和Claire Goulder和家庭教授Jeffrey Grossman以及WM Keck能源教授Yang Shao-Horn將領(lǐng)導(dǎo)最大的資助項(xiàng)目，專注于鋰電池的聚合物穩(wěn)定性和導(dǎo)電性的設(shè)計(jì)原則。該團(tuán)隊(duì)還包括化學(xué)系芬美意職業(yè)發(fā)展副教授Jeremiah A. Johnson和化學(xué)助理教授Adam Willard以及機(jī)器學(xué)習(xí)和優(yōu)化專家Suvrit Sra，電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系信息與決策系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室(LIDS)的首席研究員。

Sra對(duì)這項(xiàng)研究感到非常興奮，因?yàn)樗?ldquo;匯集了各種專業(yè)知識(shí)，并為開(kāi)發(fā)適應(yīng)問(wèn)題的機(jī)器學(xué)習(xí)模型提供了一個(gè)絕佳的機(jī)會(huì)，以及大規(guī)模離散概率和優(yōu)化算法，這些都是我研究的核心。他補(bǔ)充說(shuō)，“機(jī)器學(xué)習(xí)的長(zhǎng)期影響，以及更廣泛的人工智能技術(shù)，對(duì)物質(zhì)發(fā)現(xiàn)的長(zhǎng)期影響，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了這一項(xiàng)目。Sra預(yù)計(jì)，除了加速材料發(fā)現(xiàn)之外，他開(kāi)發(fā)的方法也將導(dǎo)致機(jī)器學(xué)習(xí)的基本進(jìn)步。

除了這些鋰電池項(xiàng)目外，化學(xué)工程副教授YuriyRomán還將擔(dān)任Shao-Horn的聯(lián)合首席研究員，探討納米結(jié)構(gòu)，非貴金屬催化劑的氧還原和進(jìn)化催化劑的設(shè)計(jì)原則。利用羅馬和Shao-Horn開(kāi)發(fā)的含有微量貴金屬的納米結(jié)構(gòu)催化劑的新型合成路線，Roman和Shao-Horn將開(kāi)發(fā)催化活性的預(yù)測(cè)框架。研究人員的目標(biāo)是確定新型穩(wěn)定，高活性的電催化劑 - 燃料電池，金屬空氣電池和太陽(yáng)能燃料等可再生能源技術(shù)的基本組成部分 - 生產(chǎn)和商業(yè)化成本較低。

雖然由一家主要以汽車(chē)聞名的公司提供支持，但TRI的優(yōu)先事項(xiàng)是廣泛的，包括人工智能和計(jì)算機(jī)科學(xué)，家庭機(jī)器人和輔助技術(shù)，以及材料設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)。
Bazant對(duì)TRI提供的靈活性以及對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)，實(shí)際應(yīng)用以及藍(lán)天理念的支持感到印象深刻。“與大多數(shù)政府和行業(yè)途徑不同，這在資金方面是一個(gè)不尋常的機(jī)構(gòu)。我們可以建立不太大，更靈活的團(tuán)隊(duì)，每年我們都可以修改我們的計(jì)劃，而不是專注于特定的技術(shù)，“他說(shuō)。

Bazant和其他教師可以專注于理論和模擬使用數(shù)據(jù)或探索材料的基本設(shè)計(jì)原則，而不受典型的“產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和商業(yè)化的試錯(cuò)法”的束縛。在他的情況下，這意味著有可能為未來(lái)的混合動(dòng)力汽車(chē)的設(shè)計(jì)做出貢獻(xiàn)，并推動(dòng)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出電池。

Shao-Horn補(bǔ)充說(shuō)：“我相信，我們將在基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，納米材料，催化和能源系統(tǒng)方面超越未來(lái)幾年的新創(chuàng)新。” TRI支持的所有研究結(jié)果將在科學(xué)期刊上保持開(kāi)放和可發(fā)表。

“加快材料探索的步伐將有助于為清潔能源的未來(lái)的基礎(chǔ)，使我們更接近實(shí)現(xiàn)減少全球平均新車(chē)CO豐田的愿景2排放量減少90%，到2050年，” TRI首席科學(xué)官埃里克說(shuō)Krotkov在之前的新聞稿中。

材料發(fā)現(xiàn)中的這些贈(zèng)款建立在為MIT研究人員提供的早期支持之上。在2015年秋季，TRI宣布了5000萬(wàn)美元的研究經(jīng)費(fèi)，其中一半用于麻省理工學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室(CSAIL)，以資助一個(gè)致力于開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛汽車(chē)技術(shù)以提高安全性的中心。此外，整個(gè)TRI都深深感受到研究所的存在。約翰·倫納德，機(jī)械和海洋工程的塞繆爾·柯林斯C.教授，領(lǐng)導(dǎo)著他們的自主努力; 電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系副教授Russ Tedrake領(lǐng)導(dǎo)模擬和控制; 和TRI首席執(zhí)行官Gill Pratt '89曾擔(dān)任麻省理工學(xué)院腿部實(shí)驗(yàn)室的主任。


原標(biāo)題：在豐田研究院的支持下麻省理工學(xué)院的教師將專注于下一代儲(chǔ)能