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編者按：麻省理工學院附屬的三個研究團隊在豐田研究院的支持下將共同致力于開發(fā)一種新穎的數(shù)據(jù)驅動鋰離子(Li-ion)電池設計，有可能通過將原子與宏觀特性聯(lián)系起來，并更普遍地推進電化學材料來統(tǒng)一能源材料設計。

作為由豐田研究院(TRI)發(fā)起的3500萬美元材料科學發(fā)現(xiàn)計劃的一部分，麻省理工學院附屬的三個研究團隊將獲得約1000萬美元的資金。提供四年多的時間，對麻省理工學院研究人員的支持將主要針對科學發(fā)現(xiàn)和推進支持移動和自治系統(tǒng)未來的技術：能量存儲。

麻省理工學院的Martin Bazant，斯坦福大學和普渡大學的同事們將共同致力于開發(fā)一種新穎的數(shù)據(jù)驅動鋰離子(Li-ion)電池設計。這些用于手機和混合動力汽車的儲能器具有實用性，但由于其電化學的基本復雜性而變得復雜。利用納米級可視化技術，首次揭示了鋰離子粒子如何實時充電和放電，與他的理論預測非常一致，Bazant將利用機器學習開發(fā)可充電電池的可擴展預測建模框架。

“通過將機器學習方法應用于充電電池內(nèi)部工作的這些視頻 - 使用每個像素和每個幀作為測量 - 我們可以梳理出更適合實驗數(shù)據(jù)的模型，”EG Roos(1944)教授Bazant說?；瘜W工程系和數(shù)學教授。“這種方法有可能通過將原子與宏觀特性聯(lián)系起來，并更普遍地推進電化學材料來統(tǒng)一能源材料設計。”

除了Bazant的努力，其中還包括合作者Richard Braatz，Edwin R. Gilliland教授，另外兩個麻省理工學院附屬項目將得到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將領導最大的資助項目，專注于鋰電池的聚合物穩(wěn)定性和導電性的設計原則。該團隊還包括化學系芬美意職業(yè)發(fā)展副教授Jeremiah A. Johnson和化學助理教授Adam Willard以及機器學習和優(yōu)化專家Suvrit Sra，電子工程和計算機科學系信息與決策系統(tǒng)實驗室(LIDS)的首席研究員。

Sra對這項研究感到非常興奮，因為它“匯集了各種專業(yè)知識，并為開發(fā)適應問題的機器學習模型提供了一個絕佳的機會，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。他補充說，“機器學習的長期影響，以及更廣泛的人工智能技術，對物質發(fā)現(xiàn)的長期影響，遠遠超出了這一項目。Sra預計，除了加速材料發(fā)現(xiàn)之外，他開發(fā)的方法也將導致機器學習的基本進步。

除了這些鋰電池項目外，化學工程副教授YuriyRomán還將擔任Shao-Horn的聯(lián)合首席研究員，探討納米結構，非貴金屬催化劑的氧還原和進化催化劑的設計原則。利用羅馬和Shao-Horn開發(fā)的含有微量貴金屬的納米結構催化劑的新型合成路線，Roman和Shao-Horn將開發(fā)催化活性的預測框架。研究人員的目標是確定新型穩(wěn)定，高活性的電催化劑 - 燃料電池，金屬空氣電池和太陽能燃料等可再生能源技術的基本組成部分 - 生產(chǎn)和商業(yè)化成本較低。

雖然由一家主要以汽車聞名的公司提供支持，但TRI的優(yōu)先事項是廣泛的，包括人工智能和計算機科學，家庭機器人和輔助技術，以及材料設計和發(fā)現(xiàn)。
Bazant對TRI提供的靈活性以及對基礎科學，實際應用以及藍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不尋常的機構。我們可以建立不太大，更靈活的團隊，每年我們都可以修改我們的計劃，而不是專注于特定的技術，“他說。

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計原則，而不受典型的“產(chǎn)品開發(fā)和商業(yè)化的試錯法”的束縛。在他的情況下，這意味著有可能為未來的混合動力汽車的設計做出貢獻，并推動機器學習技術遠遠超出電池。

Shao-Horn補充說：“我相信，我們將在基礎科學發(fā)現(xiàn)，納米材料，催化和能源系統(tǒng)方面超越未來幾年的新創(chuàng)新。” TRI支持的所有研究結果將在科學期刊上保持開放和可發(fā)表。

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

材料發(fā)現(xiàn)中的這些贈款建立在為MIT研究人員提供的早期支持之上。在2015年秋季，TRI宣布了5000萬美元的研究經(jīng)費，其中一半用于麻省理工學院的計算機科學和人工智能實驗室(CSAIL)，以資助一個致力于開發(fā)自動駕駛汽車技術以提高安全性的中心。此外，整個TRI都深深感受到研究所的存在。約翰·倫納德，機械和海洋工程的塞繆爾·柯林斯C.教授，領導著他們的自主努力; 電氣工程和計算機科學系副教授Russ Tedrake領導模擬和控制; 和TRI首席執(zhí)行官Gill Pratt '89曾擔任麻省理工學院腿部實驗室的主任。


原標題：在豐田研究院的支持下麻省理工學院的教師將專注于下一代儲能