നിങ്ങൾ ജനിച്ച ദിവസം, നിങ്ങൾ എത്ര കാലം ജീവിക്കുമെന്ന് ഒരു മനഃശാസ്ത്രജ്ഞൻ നിങ്ങളുടെ മാതാപിതാക്കളോട് പറയുന്നത് സങ്കൽപ്പിക്കുക. പരീക്ഷണ ഡാറ്റയുടെ ഒരൊറ്റ ചക്രം പോലെയുള്ള ചെറിയ അളവിലുള്ള ബാറ്ററി ആയുസ്സ് കണക്കാക്കാൻ പുതിയ കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ മോഡലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ബാറ്ററി രസതന്ത്രജ്ഞർക്കും സമാനമായ അനുഭവം സാധ്യമാണ്.

യുഎസ് ഊർജ്ജ വകുപ്പിന്റെ (DOE) ആർഗോൺ നാഷണൽ ലബോറട്ടറിയിലെ ഗവേഷകർ ഒരു പുതിയ പഠനത്തിൽ, വിവിധ ബാറ്ററി കെമിസ്ട്രികളുടെ ആയുസ്സ് പ്രവചിക്കുന്നതിനായി മെഷീൻ ലേണിംഗിന്റെ ശക്തിയിലേക്ക് തിരിഞ്ഞു. ആറ് വ്യത്യസ്ത ബാറ്ററി കെമിസ്ട്രികളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന 300 ബാറ്ററികളുടെ ഒരു കൂട്ടത്തിൽ നിന്ന് ആർഗോണിൽ ശേഖരിച്ച പരീക്ഷണാത്മക ഡാറ്റ ഉപയോഗിച്ച്, വ്യത്യസ്ത ബാറ്ററികൾ എത്ര സമയം സൈക്കിൾ തുടരുമെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് കൃത്യമായി നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയും.

വിവിധ രസതന്ത്രങ്ങളുടെ ബാറ്ററി സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് പ്രവചിക്കാൻ ആർഗോൺ ഗവേഷകർ മെഷീൻ ലേണിംഗ് മോഡലുകൾ ഉപയോഗിച്ചു. (ചിത്രം: ഷട്ടർസ്റ്റോക്ക്/സീൽസ്റ്റെപ്പ്.)

ഒരു മെഷീൻ ലേണിംഗ് അൽഗോരിതത്തിൽ, ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഒരു കമ്പ്യൂട്ടർ പ്രോഗ്രാമിനെ പ്രാരംഭ ഡാറ്റയുടെ ഒരു സെറ്റിൽ നിന്ന് അനുമാനങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കാൻ പരിശീലിപ്പിക്കുന്നു, തുടർന്ന് ആ പരിശീലനത്തിൽ നിന്ന് പഠിച്ച കാര്യങ്ങൾ എടുത്ത് മറ്റൊരു ഡാറ്റയുടെ സെറ്റിൽ തീരുമാനങ്ങൾ എടുക്കുന്നു.

"സെൽ ഫോണുകൾ മുതൽ ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ, ഗ്രിഡ് സ്റ്റോറേജ് വരെയുള്ള എല്ലാത്തരം ബാറ്ററി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും, ബാറ്ററി ലൈഫ് ഓരോ ഉപഭോക്താവിനും അടിസ്ഥാന പ്രാധാന്യമുള്ളതാണ്," പഠനത്തിന്റെ രചയിതാവായ ആർഗോൺ കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ നോഹ പോൾസൺ പറഞ്ഞു. "ഒരു ബാറ്ററി പരാജയപ്പെടുന്നതുവരെ ആയിരക്കണക്കിന് തവണ സൈക്കിൾ ചെയ്യേണ്ടിവന്നാൽ വർഷങ്ങളെടുക്കും; വ്യത്യസ്ത ബാറ്ററികൾ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുമെന്ന് വേഗത്തിൽ സ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു തരം കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ ടെസ്റ്റ് അടുക്കളയാണ് ഞങ്ങളുടെ രീതി സൃഷ്ടിക്കുന്നത്."

"ഇപ്പോൾ, ഒരു ബാറ്ററിയിലെ ശേഷി എങ്ങനെ മങ്ങുന്നുവെന്ന് വിലയിരുത്താനുള്ള ഏക മാർഗം ബാറ്ററി സൈക്കിൾ ചെയ്യുക എന്നതാണ്," പഠനത്തിന്റെ മറ്റൊരു രചയിതാവും ആർഗോൺ ഇലക്ട്രോകെമിസ്റ്റുമായ സൂസൻ "സ്യൂ" ബാബിനെക് കൂട്ടിച്ചേർത്തു. "ഇത് വളരെ ചെലവേറിയതും വളരെ സമയമെടുക്കുന്നതുമാണ്."

പോൾസൺ പറയുന്നതനുസരിച്ച്, ഒരു ബാറ്ററി ലൈഫ് സ്ഥാപിക്കുന്ന പ്രക്രിയ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ളതായിരിക്കാം. "ബാറ്ററികൾ എന്നെന്നേക്കുമായി നിലനിൽക്കില്ല എന്നതാണ് യാഥാർത്ഥ്യം, അവ എത്ര കാലം നിലനിൽക്കും എന്നത് നമ്മൾ അവ ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയെയും അവയുടെ രൂപകൽപ്പനയെയും അവയുടെ രസതന്ത്രത്തെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു," അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു. "ഇതുവരെ, ഒരു ബാറ്ററി എത്ര കാലം നിലനിൽക്കുമെന്ന് അറിയാൻ ഒരു മികച്ച മാർഗവുമില്ല. ഒരു പുതിയ ബാറ്ററിക്കായി പണം ചെലവഴിക്കാൻ എത്ര സമയമെടുക്കുമെന്ന് ആളുകൾ അറിയാൻ ആഗ്രഹിക്കുന്നു."

ആർഗോണിൽ വിവിധതരം ബാറ്ററി കാഥോഡ് വസ്തുക്കളിൽ നടത്തിയ വിപുലമായ പരീക്ഷണാത്മക പ്രവർത്തനങ്ങളെ, പ്രത്യേകിച്ച് ആർഗോണിന്റെ പേറ്റന്റ് നേടിയ നിക്കൽ-മാംഗനീസ്-കൊബാൾട്ട് (NMC) അധിഷ്ഠിത കാഥോഡിൽ, ആശ്രയിച്ചാണ് ഈ പഠനത്തിന്റെ ഒരു സവിശേഷ വശം. "വ്യത്യസ്ത രസതന്ത്രങ്ങളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന ബാറ്ററികൾ ഞങ്ങളുടെ പക്കലുണ്ടായിരുന്നു, അവയ്ക്ക് വ്യത്യസ്ത രീതികളിൽ വിഘടിപ്പിക്കാനും പരാജയപ്പെടാനും കഴിയും," പോൾസൺ പറഞ്ഞു. "വ്യത്യസ്ത ബാറ്ററികൾ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു എന്നതിന്റെ സവിശേഷതയായ സിഗ്നലുകൾ ഇത് ഞങ്ങൾക്ക് നൽകി എന്നതാണ് ഈ പഠനത്തിന്റെ മൂല്യം."

ഈ മേഖലയിലെ കൂടുതൽ പഠനങ്ങൾക്ക് ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ഭാവിയെ നയിക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ടെന്ന് പോൾസൺ പറഞ്ഞു. "അറിയപ്പെടുന്ന ഒരു രസതന്ത്രത്തിൽ അൽഗോരിതം പരിശീലിപ്പിക്കുകയും അത് അജ്ഞാതമായ ഒരു രസതന്ത്രത്തെക്കുറിച്ച് പ്രവചനങ്ങൾ നടത്താൻ പ്രേരിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ് ഞങ്ങൾക്ക് ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന ഒരു കാര്യം," അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു. "അടിസ്ഥാനപരമായി, കൂടുതൽ ആയുസ്സ് വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്ന പുതിയതും മെച്ചപ്പെട്ടതുമായ രസതന്ത്രങ്ങളുടെ ദിശയിലേക്ക് നമ്മെ നയിക്കാൻ അൽഗോരിതം സഹായിച്ചേക്കാം."

ഈ രീതിയിൽ, മെഷീൻ ലേണിംഗ് അൽഗോരിതം ബാറ്ററി മെറ്റീരിയലുകളുടെ വികസനവും പരീക്ഷണവും ത്വരിതപ്പെടുത്തുമെന്ന് പോൾസൺ വിശ്വസിക്കുന്നു. "നിങ്ങൾക്ക് ഒരു പുതിയ മെറ്റീരിയൽ ഉണ്ടെന്ന് കരുതുക, നിങ്ങൾ അത് കുറച്ച് തവണ സൈക്കിൾ ചെയ്യുന്നു. ഞങ്ങളുടെ അൽഗോരിതം ഉപയോഗിച്ച് അതിന്റെ ആയുസ്സ് പ്രവചിക്കാം, തുടർന്ന് പരീക്ഷണാത്മകമായി അത് സൈക്കിൾ ചെയ്യുന്നത് തുടരണോ വേണ്ടയോ എന്ന് തീരുമാനിക്കാം."

"നിങ്ങൾ ഒരു ലാബിലെ ഗവേഷകനാണെങ്കിൽ, കുറഞ്ഞ സമയത്തിനുള്ളിൽ കൂടുതൽ മെറ്റീരിയലുകൾ കണ്ടെത്താനും പരീക്ഷിക്കാനും കഴിയും, കാരണം അവ വേഗത്തിൽ വിലയിരുത്താൻ നിങ്ങൾക്ക് കഴിയും," ബാബിനെക് കൂട്ടിച്ചേർത്തു.

പഠനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു പ്രബന്ധം, ​“മെഷീൻ ലേണിംഗിനായുള്ള ഫീച്ചർ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ബാറ്ററി ലൈഫ് മുൻകൂട്ടി പ്രവചിക്കാൻ പ്രാപ്തമാക്കി,” ജേണൽ ഓഫ് പവർ സോഴ്‌സസിന്റെ ഫെബ്രുവരി 25 ലെ ഓൺലൈൻ പതിപ്പിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടു.

പോൾസണിനും ബാബിനെക്കിനും പുറമേ, ആർഗോണിന്റെ ജോസഫ് കുബാൽ, ലോഗൻ വാർഡ്, സൗരഭ് സക്‌സേന, വെൻക്വാൻ ലു എന്നിവരാണ് പ്രബന്ധത്തിന്റെ മറ്റ് രചയിതാക്കൾ.

ആർഗോൺ ലബോറട്ടറി-ഡയറക്റ്റഡ് റിസർച്ച് ആൻഡ് ഡെവലപ്‌മെന്റ് (എൽഡിആർഡി) ഗ്രാന്റാണ് പഠനത്തിന് ധനസഹായം നൽകിയത്.