تا حالا شنیدی که تو دنیای باتری‌ها، چطوری با یه سری ابزار فوق پیشرفته دارن شگفتی خلق می‌کنن؟ خب، بچه‌های آزمایشگاه Argonne تو آمریکا به‌تازگی یه حرکت جالب زدن: اومدن دوتا هیولا به اسم APS و Aurora رو به هم وصل کردن تا تحقیق روی باتری‌ها رو چند صد برابر سریعتر کنن! حالا بریم یه دوری تو این دنیای خفن بزنیم تا بفهمیم اینا چی کار دارن می‌کنن.
اول یه توضیح سریع: APS (Advanced Photon Source) یعنی یک منبع اشعه ایکس خیلی قدرتمنده که تا همین تازگی آپگرید شده. کاری که این دستگاه می‌کنه اینه که یه عالمه اشعه ایکس بسیار درخشان و متمرکز تولید می‌کنه (تقریبا تا ۵۰۰ برابر روشن‌تر از قبل!). این یعنی می‌تونن داخل باتری رو اونقدر ریز ببینن که حتی به عیب و ایرادای ریزش پی ببرن.
از اون طرف هم Aurora اومده که یکی از غول‌ترین ابرکامپیوترهای جهانه. بیشتر از ۶۰ هزار GPU (واحد پردازش گرافیکی) داره و می‌تونه بیش از یک کوینتیلیون (یعنی یه عدد ۱ با ۱۸ تا صفر!) محاسبه در ثانیه انجام بده! یعنی سرعتش اونقدر بالاست که حتی اگه بخوای تصورش کنی هم کارت سخته. با این امکانات، هرچقدر داده تو آزمایش هست، می‌تونه همزمان پردازش و تحلیل کنه. تازه یه ترابیت بر ثانیه کانکشن هم بین APS و Aurora وصل کردن تا داده‌ها آنی رد و بدل بشن و هیچ وقفه‌ای نباشه (ترابیت یعنی حجم خیلی خیلی زیاد داده تو یه ثانیه انتقال پیدا می‌کنه).
اما چرا هم چین چیزی لازمه؟ چون باتری‌ها قلب تکنولوژی امروز و آینده ما هستن. از خودروهای برقی بگیر تا گوشی و حتی تامین برق خونه‌ها و هواپیماها و کشتی‌ها! همه به باتری بهتر و ایمن‌تر نیاز دارن. دنبال اینن که هم عملکرد بره بالا، هم قیمت بیاد پایین، هم کمتر به مواد معدنی کمیاب وابسته باشه (واقعا هم کاریه که دنیا لازم داره!).
حالا با این ترکیب جادویی، محقق‌ها می‌تونن خیلی سریعتر مواد جدید رو طراحی، تست و بهینه کنن؛ یعنی کاری که قبلا تو چند سال انجام می‌شد، الان تو چند هفته یا حتی چند روز حل میشه! این فرایند چطوریه؟ یه چرخه خودران راه انداختن که AI (هوش مصنوعی؛ یعنی نرم‌افزارهایی که می‌تونن مثل آدم‌ها فکر و تصمیم‌گیری کنن) میاد نقش اول رو بازی می‌کنه. یعنی AI خودش آزمایش طراحی می‌کنه، داده جمع می‌کنه، نتیجه می‌گیره و دوباره آزمایش بعدی رو پیشنهاد میده، تقریباً بی‌نیاز از آدمیزاد! اسم مدل هوش مصنوعی‌شون هم AuroraGPT هست (یه مدل شبیه ChatGPT خودمون، ولی مخصوص مواد و شیمی و این چیزا).
یه مورد خیلی جالب: با آپگرید APS، الان دانشمندها می‌تونن لحظه به لحظه داخل باتری رو موقع شارژ و دشارژ شدن تماشا کنن و واکنش‌هایی رو ببینن که قبلا یا خیلی خیلی کند بود یا اصلا معلوم نبود دارن اتفاق میفتن. مثلاً می‌تونن حرکات الکترون‌ها و یون‌ها رو رصد کنن و ببینن مواد تو سطح اتمی چه رفتاری نشون میدن.
یه تکنیک خفن به اسم پتیوگرافی (Ptychography) هم دارن استفاده می‌کنن؛ که یعنی بدون لنز مرسوم، از الگوهای تداخل اشعه، تصویر می‌سازن، اونم با وضوح خیلی بالا. با کمک مدل یادگیری ماشین PtychoNN (یادگیری ماشین: یعنی کامپیوتر خودش یاد می‌گیره به مرور زمان بهتر کارها رو انجام بده)، این تصاویر اونقدر سریع بازسازی می‌شن که دانشمندها دیگه فقط باید نتیجه رو ببینن و تصمیم بگیرن.
خیلی از این پروژه‌ها هم توسط وزارت انرژی آمریکا تامین مالی میشه (DOE Office of Basic Energy Sciences & Vehicle Technologies Office)، پس حسابی جدی گرفتن ماجرا رو.
خلاصه اینکه؛ آینده باتری‌ها با این همکاری فوق‌العاده پرامید و هیجان‌انگیزه. یه آزمایشگاه رباتیک که مواد جدید رو تست و تجزیه و تحلیل می‌کنه، و بعدش با کمک هوش مصنوعی میگه آزمایش بعدی چیکار کنن! اگه عاشق تکنولوژی و نوآوری باشی، بهت قول میدم شور زندگی تو رو زیاد می‌کنه! 😉
منبع: +
