Khám Phá Những Cấu Trúc Tinh Thể Mới Nhờ AI Của Google

Trong một bước tiến đột phá, nhóm nghiên cứu thuộc DeepMind của Google đã tìm ra hơn 2 triệu cấu trúc tinh thể mới, mở ra nhiều khả năng cho những ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo và công nghệ tính toán hiện đại. Phát hiện này không chỉ chứng minh sức mạnh của trí tuệ nhân tạo mà còn cho thấy tiềm năng tuyệt vời trong việc tìm kiếm vật liệu mới.

Trong số 2,2 triệu cấu trúc tinh thể được phát hiện, có đến khoảng 380.000 cấu trúc được đánh giá là ổn định, có thể dẫn đến sự phát triển của những công nghệ tiên tiến như pin mặt trời, pin điện cho xe hơi, và chất siêu dẫn cho các máy tính khổng lồ. Những khám phá này cho thấy rằng trí tuệ nhân tạo có thể giúp rút ngắn đáng kể thời gian cho các thử nghiệm vật liệu, từ đó làm nhanh quá trình tìm hiểu các loại vật liệu mới.

DeepMind của Google đã khám phá ra 2,2 cấu trúc tinh thể khác nhau.

Trong lời phát biểu của Ekin Dogus Cubuk, một đồng tác giả của nghiên cứu, ông cho biết: “Khoa học vật liệu là nơi mà những ý tưởng trừu tượng và thực tiễn gặp nhau“. Ông nhấn mạnh rằng bất kỳ công nghệ nào hiện có cũng sẽ được cải thiện nhờ vào những vật liệu mới phát hiện.

Để phát hiện các cấu trúc tinh thể mới này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một mạng trí tuệ nhân tạo cao cấp có tên là GnoME (Graph Networks for Materials Exploration). Để bắt đầu, nhóm đã thu thập thông tin từ 48.000 loại vật liệu đã được biết đến từ nhiều thế hệ trước, từ đồng, sắt cho đến những vật liệu mới phát hiện.

AI GNoME của Google phát hiện được đến 421.000 loại tinh thể vật liệu ổn định mới.

Bằng cách sử dụng dữ liệu đã thu thập, mạng học máy này có khả năng tạo ra những cấu trúc vật liệu mới, và sau đó đánh giá sự ổn định của các cấu trúc đó. Qua nhiều lần tính toán, GnoME đã tạo ra số lượng lớn các tinh thể mới. DeepMind ước tính rằng số lượng vật liệu mà họ xác định được nhờ AI rất gần gũi với toàn bộ kiến thức mà nhân loại đã phát triển trong suốt 800 năm qua.

Mô hình hoạt động của GNoME.

Trong một bài báo được đăng tải trên tạp chí Nature, nhóm nghiên cứu cho biết: “Việc phát hiện các tinh thể mới thường gặp khó khăn bởi vì các thí nghiệm thử nghiệm tốn kém“. Nghiên cứu này thể hiện sự mở rộng quy mô trong việc khám phá các loại vật liệu mới mà nhân loại đã biết đến.

6 ví dụ về những loại vật liệu đã được thuật toán AI của Google phát hiện.

Ông Cubuk cũng trình bày rằng hai ứng dụng chính cho các hợp chất mới này là phát triển vật liệu phân lớp linh hoạt và xây dựng các vi chip có khả năng mô phỏng hoạt động của não người.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học California, Berkeley và Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley đã sử dụng phát hiện của DeepMind để tiến hành các thí nghiệm tạo ra vật liệu mới. Được gọi là nhóm A-lab, họ đã áp dụng tính toán và học máy để hướng dẫn một phòng thí nghiệm tự động, từ đó tạo ra 41 hợp chất mới từ danh sách 58 hợp chất được AI phát hiện với tỷ lệ thành công hơn 70%.

Chính vì thế, nhóm nghiên cứu đã gọi GnoME là “ChatGPT của ngành hóa học”, chỉ ra rằng công cụ AI này sẽ có một ảnh hưởng lớn đến lĩnh vực khoa học vật liệu.

Những khám phá trong khoa học sẽ đánh dấu một bước tiến mới cho trí tuệ nhân tạo. Carla Gomes, đồng giám đốc Viện Khoa học AI tại Đại học Cornell, đã chia sẻ rằng đây là điều hết sức thú vị trong nghiên cứu.