Cách Mạng Trong Nghiên Cứu Vật Liệu: AI Google Phát Hiện 2,2 Triệu Cấu Trúc Mới

Trong một bước tiến vượt bậc, nhóm nghiên cứu thuộc DeepMind, đơn vị chuyên về trí tuệ nhân tạo thuộc Google, đã phát hiện ra 2,2 triệu cấu trúc tinh thể mới. Những khám phá này hứa hẹn mở ra nhiều cơ hội cho công nghệ tái tạo năng lượng và điện toán thế hệ tiếp theo. Đồng thời, kết quả này cũng chứng minh khả năng của các hệ thống AI trong việc tìm kiếm vật liệu mới.

Trong số hơn 2 triệu cấu trúc tinh thể được phát hiện, có khoảng 380.000 tinh thể đủ ổn định để phát triển thành các công nghệ thế hệ mới. Những công nghệ này có thể bao gồm pin mặt trời, pin xe điện cho đến chất siêu dẫn phục vụ cho các siêu máy tính hiện đại. Khám phá này một lần nữa khẳng định tiềm năng của trí tuệ nhân tạo trong việc rút ngắn thời gian nghiên cứu và xác định các loại vật liệu mới.

Hình ảnh minh họa cấu trúc tinh thể mới mà DeepMind phát hiện.

“Khoa học vật liệu giống như việc kết hợp giữa tư duy trừu tượng và vật lý thực tại,” Ekin Dogus Cubuk, đồng tác giả nghiên cứu, phát biểu. “Rất khó hình dung có công nghệ nào lại không được cải thiện nhờ những vật liệu mới này.“

Để khám phá ra những loại tinh thể mới, nhóm nghiên cứu đã phát triển một mạng lưới trí tuệ nhân tạo tiên tiến mang tên GnoME (Graph Networks for Materials Exploration). Ban đầu, các nhà khoa học đã tập hợp dữ liệu từ 48.000 loại vật liệu đã được xác định trong lịch sử, bao gồm cả những vật liệu quen thuộc như đồng và sắt, cho đến những phát hiện mới gần đây.

AI GNoME xuất sắc trong việc phát hiện 421.000 loại tinh thể vật liệu ổn định, vượt qua các phương pháp truyền thống.

Mạng AI này sau đó tiến hành tạo ra các cấu trúc vật liệu mới, đồng thời đánh giá độ ổn định của chúng. Nhờ đó, GNoME đã tạo ra hàng trăm nghìn tinh thể mới. DeepMind ước lượng rằng số lượng vật liệu được phát hiện nhờ AI tương đương với toàn bộ kiến thức thực nghiệm mà nhân loại tích lũy trong suốt 800 năm.

Hình ảnh mô phỏng cách thức hoạt động của GNoME trong việc phát hiện vật liệu.

“Tìm kiếm vật liệu mới, từ vi chip cho đến pin và các ứng dụng năng lượng quang điện, thường gặp khó khăn bởi các thí nghiệm tốn kém,” tài liệu trên tạp chí Nature ghi nhận. “Nghiên cứu của chúng tôi chứng tỏ mức độ phong phú của các vật liệu mới mà nhân loại chưa biết tới.“

6 ví dụ điển hình về những vật liệu mà AI của Google đã khám phá và đã được xác thực bởi các nghiên cứu độc lập.

Theo lời ông Cubuk, hai ứng dụng tiềm năng cho những hợp chất mới này là phát triển các vật liệu phân lớp linh hoạt và khả năng xây dựng mô hình điện toán tự nhiên, khi mà các vi chip sẽ tái tạo hoạt động của não bộ con người.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học California, Berkeley và Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley cũng đã sử dụng các phát hiện từ DeepMind để thực hiện các thí nghiệm và tạo ra những hợp chất mới. Được gọi là nhóm A-lab, họ đã sử dụng dữ liệu lịch sử và AI để chỉ dẫn cho một phòng thí nghiệm tự động tạo ra 41 hợp chất mới từ danh sách 58 hợp chất do AI khám phá, với tỷ lệ thành công đạt trên 70%.

Vì lý do đó, các nhà nghiên cứu đã gọi GNoME là “ChatGPT của ngành hóa học”, nhấn mạnh tầm ảnh hưởng to lớn của công nghệ này trong lĩnh vực khoa học vật liệu.

“Các khám phá khoa học sẽ là ranh giới mới cho AI,” Carla Gomes, đồng giám đốc Viện Khoa học AI tại Đại học Cornell cho biết. “Đó là điều khiến tôi cảm thấy vô cùng phấn khích.“