Bilgiustam
Türkiye'nin Bilgi Sitesi

Yapay Zeka Bize Daha Uzun Ömürlü Pil Yapmayı Öğretebilir mi?

0 126

Bilgisayarlar verimli bir tasarım için en iyi faktörleri tahmin ettiğinden, yapay zeka ile daha iyi bir pilin sırrı ortaya çıkabilir mi?Yapay Zeka Bize Daha Uzun Ömürlü Pil Yapmayı Öğretebilir mi?

Pil ömrü tahmin edilemediğini biliyoruz. Bu durum pili nasıl kullandığınıza ve kimyasal tasarımına bağlı olarak değişiyor.

Bilim adamları, farklı türde lityum iyon piller hakkında doğru tahminler yapmak için yapay zekayı kullanıyor.

Bulgular sayesinde yeni şarj edilebilir pil tasarımları ve geliştirme sürecindeki hızlılık artıyor.

Pilim ne kadar dayanır?

Cep telefonunuzun veya el fenerinizin pillerini değiştirirken veya pahalı bir yeni araba aküsü satın aldıktan sonra muhtemelen bu soruyu kendinize defalarca sormuşsunuzdur. Bu pillerin cihazınıza veya aracınıza ne kadar süre güç vermeye devam edeceğini tahmin etmek sadece zahmetli değil, aynı zamanda pahalıdır.

Şimdiye kadar, pil araştırmacıları ve üreticileri, bir pilin ömrünü test etmek için tek bir güvenilir yola sahip oldular “pilin suyu bitene kadar pili tekrar çalıştırmaya devam edin”. Bir pilli bisiklete binmek, tamamen şarj etmeyi ve ardından boşaltmayı gerektirir. Elektro kimyacılar, yaptıkları araştırmalarda ne yazık ki bu yöntemin yıllarca bu şekilde kalacağını ve bu yöntemin pahalı olduğunu belirtiyorlar. Bu araştırma, yeni veriler hakkında tahminler yapmayı sağlamak ve verilerdeki kalıpları tanımak için bilgisayarları eğiterek yapay zekadan yararlanmayı kapsıyor. Bu durumdaki senaryolar bilgisayarlara verildiğinde, yapay zekalar farklı türdeki pillerin ne kadar süreyle çalışmaya devam edeceğini doğru bir şekilde tahmin edebildiler.

Bilim adamları , pil katodunun yapısını oluşturan atomların türleri ve düzenlemeleri de dahil olmak üzere altı farklı kimyayı temsil eden 300 pilden deneysel veriler topladı. Uzmanlar, “farklı katot türleri daha fazla veya daha az enerji depolayabilir ve daha hızlı veya daha yavaş bozulabilir” diyorlar. Piller arasındaki bir diğer fark, pil elektrolitinin kimyasal katkılarındaydı. Bilim adamları, farklı pillerin ne kadar süre döngüye devam edeceğini doğru bir şekilde belirlemek için yapay zekanın işi yapmasına izin verdi. Bu çalışmada araştırmacılar kullanılma biçimlerine bağlı olarak binlerce kez şarj edilip boşaltılabilen lityum iyon piller kullanıldı. Çalışma, örneğin lityum-iyon, nikel-metal-hidrit veya kurşun-asit gibi çoğu şarj edilebilir pile ne olacağını anlamalarnın sağlayacak testler içeriyor. Arabalar, uçaklar, şebeke depolama, elektronik ve daha fazlası için piller şarj edilebilir olması gerektiği için bu önemli bir konudur. Alkalin piller ise, TV uzaktan kumandanızda kullandığınız gibi, genellikle şarj edilemezler.Yapay Zeka Bize Daha Uzun Ömürlü Pil Yapmayı Öğretebilir mi?

Araştırmalar, yapay zekanın maksimum 100 döngüden oluşan sadece birkaç haftalık lityum iyon pil ömrünü tahmin edebileceği gerçeğine dayandırıldı. Alt uçta, araştırmacıların geliştirdiği yapay zeka yöntemi, yararlı bir tahmin yapmak için bir ön döngü kadar kısa bir sürede sonuç aldı. Piller kimyasal enerjiyi kimyasal bileşikler şeklinde depolar. Örneğin, bir alkalin pil veya hücre çinko pil, manganez dioksit ve potasyum hidroksit içerir. Ampul gibi bir devrenin her iki ucuna da bağlandığında, içindeki çinko manganez dioksit ile reaksiyona girer ve elektron kaybeder. Elektronlar, hücredeki metal bir çubuktan negatif terminalden ampule akar ve onu aydınlatır. Sonra akmaya devam ederler ve hücrenin pozitif terminaline girerler. Bu tip şarj edilemeyen pillerde çinko elektronları tükendiğinde hücre ölür.

Piller cihazlarımıza, araçlarımıza, oyuncaklarımıza ve araçlarımıza güç sağlar. Yeni bir pilin ne kadar süreceğini kimse bilemez, çünkü pilin potansiyel ömrünü birçok faktör belirler (onları ne için kullandığımız, iç kimyaları ve genel tasarımları gibi…).

Uzmanlar, cep telefonlarından elektrikli araçlara ve şebeke depolamasına kadar her farklı pil uygulaması için pil ömrü her tüketici için temel öneme sahip bir durum olduğunu göz önüne alıyorlar. Bir pili test etmek, depolanmış kimyasal enerjisini elektriğe dönüştürürken onu binlerce döngü boyunca çalıştırmak anlamına gelir. Bu döngüyü yapay zeka yöntemi ile modellendiğinde, bir pilin nasıl performans göstereceğini hızla ortaya çıkaran bir tür hesaplamalı test mutfağı ortaya çıkar.

Araştırmacılar, deneylerini kurmak için bilgisayarlara büyük miktarda ham veri yüklediler ve makine öğrenme algoritmaları için faydalı olacağını düşündükleri pillerin 397 farklı özelliğini tanımladılar. Bilgisayarlar, farklı pillerin yaşamları boyunca bilgisayarları akıma ve zamana karşı zamana alıştırmak anlamına gelen bu ham “eğitim verilerini” istatistiksel olarak analiz etmek için belirli bir dizi kural veya algoritma kullandı. Bilgisayarların eğitimine dayanarak, makineler çeşitli pil özellikleri arasındaki kalıpları tanımayı ve bir pilin ortalama şarj süresi gibi yeni veriler hakkında tahminlerde bulunmak için kullanılabilecek bir model oluşturmayı öğrendi. Sonra uzmanlar, özelliklerin hangi alt kümelerinin en iyi tahminleri vereceğini bulmak için bir algoritma kullandılar. Bu işlemin tekrarlanmasıyla bilgisayarların yeni pil tasarımı ile ilgili tahminleri daha doğru hale geldi. Uzmanlar bu çalışmada, bu bilgiyi yalnızca ilk 1’den 100 şarj-deşarj döngüsüne kadar kullandılar ve böylece yeni bir pil verildiğinde, aylar veya yıllar boyunca deneysel olarak döngüye sokmadan ömrünü tahmin edebildiler. Araştırmacılar, makine öğrenimi algoritmasını iyi anlaşılan lityum bazlı bir pil kimyasına dayandırdı. Bilinmeyen bir pil kimyasının ömrü hakkında tahminlerde bulunmak için bilgisayarları bu algoritma üzerinde eğittiler. Aslında algoritma, daha uzun ömürler sunan yeni ve geliştirilmiş kimyalar yönünde bizi yönlendirmeye yardımcı olabilir. Araştırmacılar, laboratuvar bilim adamlarının malzemeyi daha hızlı test edebilecekleri için, makinenin potansiyel pil malzemelerinin gelişimini hızlandırabileceğine inanıyorlar.Yapay Zeka Bize Daha Uzun Ömürlü Pil Yapmayı Öğretebilir mi?

Farklı pillerin çeşitli şekillerde bozulduğu durumlar ortaya çıkabiliyor. Bu çalışmanın değeri, bize farklı pillerin nasıl performans gösterdiğine dair karakteristik sinyaller vermesidir. Bir pilin ömrünü kısaltmanın en agresif yolu onu çok hızlı şarj etmektir. Sonuç olarak, lityum metal elektrot parçacıklarını kaplar. Elektrolit ve elektrot parçacıkları arasındaki etkileşimler, parçacıkları koruyabilen bir film oluşturur, ancak çok kalınlaştığında, parçacıkların içine ve dışına hareket eden lityum iyonlarına bir engel haline gelebilir. Pil ömrünü kısaltmanın bir başka yolu da elektrot parçacıklarının çatlamasıdır. Bunlar sadece birkaç örnek olarak gösterilebilir. Diyelim ki yeni bir malzemeniz var ve onu birkaç kez değiştiriyorsunuz. Algoritmamızı, uzun ömürlülüğünü tahmin etmek için kullanabilir ve ardından deneysel olarak döngüye devam etmek isteyip istemediğinize karar verebilirsiniz.

Kaynakça:

Popular Science

Yazar: Tuncay Bayraktar

Bunları da beğenebilirsin
Cevap bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.