Khám Phá Hơn 2 Triệu Cấu Trúc Tinh Thể Mới Nhờ AI của Google

Đột phá mới từ nhóm nghiên cứu trí tuệ nhân tạo DeepMind của Google đã dẫn đến việc phát hiện 2,2 triệu cấu trúc tinh thể khác nhau, mở ra cơ hội cho nhiều ứng dụng sáng tạo trong lĩnh vực năng lượng tái tạo và công nghệ điện toán mới. Những phát hiện này không chỉ chứng minh khả năng mạnh mẽ của trí tuệ nhân tạo trong việc tìm kiếm vật liệu mới mà còn dự báo một tương lai mới cho ngành khoa học vật liệu.

Trong số đó, xấp xỉ 380.000 tinh thể đã được xác định là đủ ổn định để triển khai thành các công nghệ hiện đại. Những ứng dụng này có thể được áp dụng từ pin mặt trời cho đến chất siêu dẫn trong các siêu máy tính thế hệ mới. Bằng cách này, AI giúp rút ngắn thời gian thí nghiệm và giảm thiểu được những khó khăn trong quá trình tìm kiếm các vật liệu mới.

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

“Khoa học vật liệu thực chất là sự gặp gỡ giữa trí tưởng tượng và thế giới vật lý,” Ekin Dogus Cubuk, một trong những tác giả của nghiên cứu, nhận định. “Tôi không thể tưởng tượng bất kỳ công nghệ nào không được cải tiến nhờ vào các vật liệu đã được phát hiện mới.”

Để đạt được những thành tựu này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một mạng lưới trí tuệ nhân tạo tiên tiến có tên GnoME (Graph Networks for Materials Exploration). Họ đã xây dựng dữ liệu từ 48.000 loại vật liệu đã được biết đến từ lâu, bao gồm cả các kim loại như đồng và sắt, cho đến những vật liệu mới được phát hiện gần đây.

AI GNoME của Google phát hiện được đến 421.000 loại tinh thể vật liệu ổn định mới, vượt trội hơn hẳn các phương pháp tính toán và thí nghiệm của con người.

Thông qua dữ liệu này, mạng lưới AI sẽ thiết kế ra các cấu trúc vật liệu mới, đồng thời đánh giá khả năng ổn định của chúng. Nhờ vào GNoME, hàng trăm nghìn tinh thể mới đã được tạo ra. DeepMind ước tính rằng tổng số chất liệu được xác định nhờ vào AI tương đương với tri thức thực nghiệm của nhân loại trong suốt 800 năm qua – căn cứ vào 28.000 loại vật liệu mới đã được phát hiện trong thập kỷ vừa qua.

Mô hình hoạt động của GNoME.

“Từ vi chip cho đến pin và pin mặt trời, việc tìm kiếm các cấu trúc tinh thể mới thường gặp khó khăn do chi phí thí nghiệm cao,” tài liệu trên tạp chí Nature cho biết. “Nghiên cứu này mở rộng quy mô của những vật liệu ổn định mà nhân loại đã khám phá.”

6 ví dụ về những loại vật liệu đã được thuật toán AI của Google phát hiện ra và được các nhóm nghiên cứu bên ngoài xác thực bằng những nghiên cứu của riêng họ.

Ông Cubuk cũng nhấn mạnh rằng, 2 trong số những ứng dụng tiềm năng cho các hợp chất mới này là phát triển vật liệu linh hoạt và tạo ra các mô phỏng điện toán thông minh, sử dụng vi chip để tái tạo hoạt động của não người.

Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học California, Berkeley và Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley đã ứng dụng các phát hiện từ DeepMind vào các thí nghiệm để tạo ra các loại vật liệu mới. Nhóm nghiên cứu được gọi là A-lab đã sử dụng dữ liệu lịch sử và phương pháp máy học để hướng dẫn một phòng thí nghiệm tự động tạo ra 41 hợp chất mới từ danh sách 58 hợp chất mà AI đã phát hiện, với tỷ lệ thành công lên tới hơn 70%.

Do đó, nhóm nghiên cứu đứng sau công cụ AI này đã gọi GNoME là “ChatGPT của ngành hóa học”, để nhấn mạnh tầm quan trọng và ảnh hưởng của nó đối với ngành khoa học vật liệu.

“Các khám phá khoa học sẽ đánh dấu bước tiến mới của trí tuệ nhân tạo,” Carla Gomes, đồng giám đốc của Viện Khoa học AI tại Đại học Cornell cho biết. “Đó chính là lý do khiến tôi cảm thấy điều này thực sự thú vị.”