只用一個(gè)AI，就獲取了人類接近800年才能搞出來(lái)的知識(shí)成果！

這是谷歌DeepMind新研究的一種材料發(fā)現(xiàn)工具，論文已經(jīng)發(fā)表在Nature上。

僅憑這個(gè)AI工具，他們發(fā)現(xiàn)了220萬(wàn)種理論上穩(wěn)定的新晶體材料，不僅將預(yù)測(cè)材料穩(wěn)定性的準(zhǔn)確率從50%拉高到80%，而且38萬(wàn)種已經(jīng)投入測(cè)試中。

谷歌DeepMind表示，鑒于過(guò)去10年才發(fā)現(xiàn)28000種穩(wěn)定材料，這項(xiàng)研究相當(dāng)于近800年的知識(shí)積累。

進(jìn)展之神速著實(shí)讓業(yè)內(nèi)專家大開(kāi)眼界了。

據(jù)《金融時(shí)報(bào)》介紹，MIT教授Bilge Yildiz對(duì)這項(xiàng)研究評(píng)價(jià)稱：

這個(gè)無(wú)機(jī)晶體的海量數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)該充滿了有待發(fā)掘的“寶石”，以推動(dòng)解決清潔能源和環(huán)境挑戰(zhàn)方面的方案。

目前，這個(gè)話題已經(jīng)登上知乎熱榜：

所以這究竟是一個(gè)什么樣的AI工具？

新工具GNoME長(zhǎng)啥樣

這篇文章提出了一個(gè)叫做GNoME（Graph Networks for Materials Exploration）的新工具。

GNoME的架構(gòu)是圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GNN），其中，節(jié)點(diǎn)用來(lái)表示晶體結(jié)構(gòu)中的原子，邊用來(lái)表示晶體結(jié)構(gòu)中的成鍵關(guān)系。

隨后，GNoME采用一系列已知穩(wěn)定材料數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，包括Materials Project、Open Quantum Materials Database（OQMD）等。

這個(gè)工具通過(guò)主動(dòng)學(xué)習(xí)來(lái)發(fā)現(xiàn)新材料。

首先，基于已知的穩(wěn)定材料生成候選結(jié)構(gòu)；然后，GNoME會(huì)對(duì)這些候選結(jié)構(gòu)進(jìn)行篩選。

當(dāng)然，GNoME最初篩選出來(lái)的結(jié)構(gòu)也并非直接就能拿來(lái)用，而是需要基于密度泛函理論（DFT）驗(yàn)證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

隨后，這些驗(yàn)證后的結(jié)構(gòu)，也會(huì)作為新的訓(xùn)練數(shù)據(jù)再度喂給GNoME，用來(lái)改進(jìn)它的預(yù)測(cè)能力。

基于這種方法，GNoME最終發(fā)現(xiàn)了超過(guò)220萬(wàn)種新的穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)。

與此同時(shí)，也表現(xiàn)出一定泛化能力，甚至能對(duì)含有5種以上獨(dú)特元素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

那么，這新發(fā)現(xiàn)的220萬(wàn)種穩(wěn)定晶體材料有什么用呢？

220萬(wàn)種晶體用來(lái)做什么

最直觀來(lái)看，當(dāng)然是新能源電池（如太陽(yáng)能電池）、超導(dǎo)體、芯片這些領(lǐng)域又有進(jìn)展的希望了。

雖然GNoME還只是計(jì)算出了理論上穩(wěn)定的晶體材料，不過(guò)實(shí)驗(yàn)合成后，就可以評(píng)測(cè)性質(zhì)了。

這些新發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定晶體材料，經(jīng)過(guò)超導(dǎo)、鐵電、光電等性質(zhì)評(píng)測(cè)后，可以應(yīng)用于能源、信息通訊和傳感等領(lǐng)域。

據(jù)介紹，目前研究人員已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中合成了736種材料，以證明GNoME計(jì)算出來(lái)的晶體是可以被合成的。

除此之外，合成的材料也可能會(huì)作為新材料設(shè)計(jì)的指導(dǎo)、或是作為新的數(shù)據(jù)集來(lái)訓(xùn)練和優(yōu)化其他AI模型。

例如，加州大學(xué)伯克利分校和勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，就已經(jīng)將這些發(fā)現(xiàn)的材料作為實(shí)驗(yàn)工作的一部分，論文同樣發(fā)表在Nature上。

團(tuán)隊(duì)建設(shè)了一個(gè)A-Lab實(shí)驗(yàn)室，從58種計(jì)算出的材料中成功合成41種化合物，有超過(guò)70%的成功率。

對(duì)于這項(xiàng)研究，有網(wǎng)友已經(jīng)在想象材料起飛的前景了，例如藥學(xué)的進(jìn)展：

還有網(wǎng)友cue了一波熱度逐漸平息下來(lái)的LK-99：材料學(xué)又回來(lái)了。

還有網(wǎng)友希望這些發(fā)現(xiàn)的材料能造福全人類。

對(duì)于AI預(yù)測(cè)的這些材料，你認(rèn)為還能被用在哪些地方？