據(jù)22日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的一項(xiàng)研究港揉，美國(guó)西北大學(xué)和豐田研究所研究人員已成功應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)來指導(dǎo)新納米材料的合成，消除與材料發(fā)現(xiàn)相關(guān)的障礙澳厢。這種訓(xùn)練有素的算法，可通過定義數(shù)據(jù)集來準(zhǔn)確預(yù)測(cè)可用于清潔能源、化學(xué)和汽車行業(yè)燃料的重要催化劑柱锹。

論文通訊作者、美國(guó)西北大學(xué)納米技術(shù)專家查得·米爾金此次發(fā)明的數(shù)據(jù)生成工具 “巨庫”極大地?cái)U(kuò)展了研究人員的視野丰包。每個(gè)“巨庫”都包含數(shù)百萬甚至數(shù)十億個(gè)納米結(jié)構(gòu)禁熏，每個(gè)納米結(jié)構(gòu)的形狀、結(jié)構(gòu)和成分都略有不同邑彪，所有這些都在2×2平方厘米的芯片上進(jìn)行了位置編碼瞧毙。迄今為止，每個(gè)芯片包含的新無機(jī)材料比科學(xué)家收集和分類的還要多寄症。

研究團(tuán)隊(duì)通過使用聚合物筆光刻技術(shù)開發(fā)了“巨庫”宙彪，這是一種大規(guī)模并行納米光刻工具，能夠每秒對(duì)數(shù)十萬個(gè)特征進(jìn)行特定位置的沉積有巧。

在繪制人類基因組圖譜時(shí)您访，科學(xué)家的任務(wù)是識(shí)別四種堿基的組合。但“材料基因組”包括元素周期表中任何可用元素的納米粒子組合剪决，以及形狀灵汪、大小、相形態(tài)柑潦、晶體結(jié)構(gòu)等參數(shù)姆赔。以“巨庫”的形式構(gòu)建更小的納米粒子子集，將使研究人員更接近完成材料基因組的完整圖譜梯俘。

米爾金說豆凛，即使是類似于材料基因組的東西，確定如何使用或標(biāo)記它們霎挚，也需要不同的工具缸舱。機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序非常適合解決定義和挖掘材料基因組的復(fù)雜性，但卻受限于創(chuàng)建數(shù)據(jù)集以在空間中訓(xùn)練算法的能力骗早。“巨庫”與機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)合可能最終會(huì)解決這個(gè)問題把意，從而了解哪些參數(shù)會(huì)驅(qū)動(dòng)某些材料特性府塘。

在該項(xiàng)研究中，米爾金團(tuán)隊(duì)編譯了先前生成的由具有復(fù)雜成分绿捶、結(jié)構(gòu)棚疏、尺寸和形態(tài)的納米粒子組成的“巨庫”結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。他們使用這些數(shù)據(jù)來訓(xùn)練模型婆精，并要求它預(yù)測(cè)會(huì)產(chǎn)生某種結(jié)構(gòu)特征的四個(gè)继溯、五個(gè)和六個(gè)元素的組成。在19次預(yù)測(cè)中沈条，機(jī)器學(xué)習(xí)模型正確預(yù)測(cè)了18次新材料需忿，準(zhǔn)確率約為95%。

該模型在西北大學(xué)建立的大型數(shù)據(jù)集上蜡歹，以尋找具有圍繞相位贴谎、尺寸和其他結(jié)構(gòu)特征設(shè)置參數(shù)的多金屬納米粒子，而這些參數(shù)會(huì)改變納米粒子的特性和功能季稳。

研究人員表示擅这，該技術(shù)或能推動(dòng)對(duì)未來至關(guān)重要的許多領(lǐng)域中的發(fā)現(xiàn)，包括塑料升級(jí)回收景鼠、太陽能電池仲翎、超導(dǎo)體和量子比特。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在使用這種方法尋找對(duì)清潔能源铛漓、汽車和化工行業(yè)的燃料過程至關(guān)重要的催化劑溯香。確定新的綠色催化劑將使廢物和大量原料轉(zhuǎn)化為有用物質(zhì)促進(jìn)氫氣產(chǎn)生、二氧化碳利用和燃料電池的開發(fā)浓恶。