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編者按：麻省理工學(xué)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(qū)動鋰離子(Li-ion)電池設(shè)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(xué)材料來統(tǒng)一能源材料設(shè)計。

作為由豐田研究院(TRI)發(fā)起的3500萬美元材料科學(xué)發(fā)現(xiàn)計劃的一部分，麻省理工學(xué)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(xué)院研究人員的支持將主要針對科學(xué)發(fā)現(xiàn)和推進支持移動和自治系統(tǒng)未來的技術(shù)：能量存儲。

麻省理工學(xué)院的Martin Bazant，斯坦福大學(xué)和普渡大學(xué)的同事們將共同致力于開發(fā)一種新穎的數(shù)據(jù)驅(qū)動鋰離子(Li-ion)電池設(shè)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(xué)的基本復(fù)雜性而變得復(fù)雜。利用納米級可視化技術(shù)，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(yù)測非常一致，Bazant將利用機器學(xué)習(xí)開發(fā)可充電電池的可擴展預(yù)測建模框架。

“通過將機器學(xué)習(xí)方法應(yīng)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(xué)工程系和數(shù)學(xué)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(xué)材料來統(tǒng)一能源材料設(shè)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(xué)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(lǐng)導(dǎo)最大的資助項目，專注于鋰電池的聚合物穩(wěn)定性和導(dǎo)電性的設(shè)計原則。該團隊還包括化學(xué)系芬美意職業(yè)發(fā)展副教授Jeremiah A. Johnson和化學(xué)助理教授Adam Willard以及機器學(xué)習(xí)和優(yōu)化專家Suvrit Sra，電子工程和計算機科學(xué)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(yīng)問題的機器學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)的長期影響，以及更廣泛的人工智能技術(shù)，對物質(zhì)發(fā)現(xiàn)的長期影響，遠遠超出了這一項目。Sra預(yù)計，除了加速材料發(fā)現(xiàn)之外，他開發(fā)的方法也將導(dǎo)致機器學(xué)習(xí)的基本進步。

除了這些鋰電池項目外，化學(xué)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(jié)構(gòu)，非貴金屬催化劑的氧還原和進化催化劑的設(shè)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(jié)構(gòu)催化劑的新型合成路線，Roman和Shao-Horn將開發(fā)催化活性的預(yù)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(shù)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(xué)，家庭機器人和輔助技術(shù)，以及材料設(shè)計和發(fā)現(xiàn)。
Bazant對TRI提供的靈活性以及對基礎(chǔ)科學(xué)，實際應(yīng)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(gòu)。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(shù)，“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(shè)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(shè)計做出貢獻，并推動機器學(xué)習(xí)技術(shù)遠遠超出電池。

Shao-Horn補充說：“我相信，我們將在基礎(chǔ)科學(xué)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(jié)果將在科學(xué)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(chǔ)，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(xué)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(xué)院的計算機科學(xué)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(shù)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(lǐng)導(dǎo)著他們的自主努力; 電氣工程和計算機科學(xué)系副教授Russ Tedrake領(lǐng)導(dǎo)模擬和控制; 和TRI首席執(zhí)行官Gill Pratt '89曾擔任麻省理工學(xué)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(xué)院的教師將專注于下一代儲能