Microsoft създаде ново поколение батерия, която има потенциал да промени света в рамките на следващите няколко години.

Експерименталният проект е разработен в сътрудничество със служители на Тихоокеанската северозападна национална лаборатория (PNNL) към Министерството на енергетиката на САЩ.

Главният принос обаче е на Azure Quantum Elements - платформата на Microsoft за научни открития с помощта на изкуствен интелект.

Целта ни е да докажем работата на батериите нагледно, обяснява Брайън Билодо, ръководител на партньорствата, стратегията и операциите на Azure Quantum.

Човекът, когото екипът на квантовия център се надява да впечатли най-силно, е главният изпълнителен директор на Microsoft Сатя Надела, разказват историята от FastCompany.

Батериите CR2032 с размер на монета приличат на тези, които можете да намерите в джобен калкулатор или в дистанционно за гаражни врати. Но отвътре е използван твърдотелен електролит, който замества 70% от лития в обикновените батерии с натрий.

Това има потенциал да реши множество проблеми с литиевите батерии, каквито ги познаваме: ограниченият им живот с едно зареждане, намаляващият капацитет във времето, незадоволителните характеристики при екстремни температури и рискът от запалване или дори експлозия.

Липса на суровини за батерии заплашва автомобилната индустрия в ЕвропаЛидерите на пазара Tesla и BYD са значително по-напред от много от европейските си съперници

Освен това намаляването на употребата на литий в полза на евтиния и изобилен натрий може да бъде от полза за нестабилната верига за доставки на батерии.

При по-нататъшно разработване новият материал би могъл да бъде от полза за безбройните аспекти на съвременния живот, които зависят от батериите - от смартфоните до електрическите превозни средства и енергийната мрежа.

Но Microsoft разглежда това преди всичко като доказателство за полезността на Azure Quantum Elements за клиентите, на които е предназначен да служи.

Представена през юни миналата година, облачната услуга в момента е в "частен предварителен преглед" и се тества от организации като британската Johnson Matthey, която я използва, за да подпомогне проектирането на конвертори и водородни горивни клетки.

Когато разработвате нов продукт, първото нещо, което си казвате, е: "Е, нека, нека си докажем, че работи - нека го изпробваме сами", обяснява старши директорът на партньорствата за химия и материали на Microsoft Нейтън Бейкър.

Така разсъждава и Сатя Надела, като подчертава, че наученото от експеримента с батерията, който компанията нарича "Bottle Rocket" - ще се използва за подобряване на платформата Azure Quantum Elements.

"В края на краищата става въпрос за това да можем да демократизираме мощна технология, така че другите да създават още технологии", казва той. "Аз се въздържам да говоря за "нашето голямо научно постижение". Това не сме ние."

„Стани и се състезавай“: Сатя Надела като победител във фиаското на OpenAIГлавният изпълнителен директор на Microsoft направи огромен залог в най-горещата компания за AI в света. Сега той е още по-близък с лидера ѝ Сам Алтман

Отвъд пробите и грешките

Дори учените от PNNL, където създаването на по-добри батерии отдавна е ключова изследователска област, смятат, че сътрудничеството им с Microsoft е свързано с по-големи амбиции.

Базирани в обширния кампус от 664 акра в Ричленд, Вашингтон, на 200 мили източно от централата на Microsoft в Редмънд, учените от PNNL добре знаят как лабораторните изследвания могат да затънат в задънени улици.

Преди век и половина Томас Едисон изпробва хиляди нишки, преди да намери една, която да направи електрическата крушка практична. Тази готовност да се изпробва всичко - известна като Едисонов подход, все още се отразява на научните открития днес.

"Винаги става дума за проба и грешка", казва Виджай Муругесан, ръководител на Групата за материални науки на PNNL.

Електрификация под въпрос: Кризата в доставките на литий е неизбежнаТърсенето на основния за електрическите батерии материал ще надхвърли предлагането най-късно до 2030

"Нещо ми хрумва насън или под душа, а после идвам и две години проверявам дали работи или не. След това се връщаш и правиш този цикъл отново в продължение на десетилетие. Честно казано, процентът на успеваемост не е толкова голям.", обяснява ученият.

Последиците от това традиционно забавено темпо са огромни. Изследователските инициативи на PNNL обхващат области, вариращи от науката за океаните до националната сигурност.

"Времевата рамка, в която правим откритията днес, не е достатъчно бърза, за да отговорим на някои от глобалните предизвикателства, с които се опитваме да се справим", казва заместник-директорът на лабораторията и главен дигитален директор Брайън Абрахамсън. "И ако успеем да ускорим значително този процес, това ще е много важно."

Тълкуванието на Microsoft звучи така:

"Трябва да вземем 250 години напредък в химията и да го компресираме в 25 години. И единственият начин да го направим е да разполагаме с голяма изчислителна симулационна мощност.", казва самият Надела.

Графитът - новият ключов приоритет за автомобилните производители Към днешна дата Китай произвежда 61% от световния естествен графит и 98% от крайния преработен материал за батерии

В случая с новата технология за батерии Microsoft започва с набор от данни, включващ 32,6 милиона материала.

Използвайки високопроизводителните изчислителни ресурси Azure Quantum Elements за провеждане на симулации и модели с изкуствен интелект, намалява броя до 500 000, след това до 500, след това до 150, а накрая до 18.

Компанията се консултира с експерти по материалознание от PNNL, за да подреди допълнително списъка и в крайна сметка определя литиево-натриевия материал като достоен за лабораторен синтез и тестване.

Прехвърлянето на толкова много възможности и отхвърлянето на повечето от тях в облака "ни отне само две седмици", казва Джейсън Зандер, изпълнителен вицепрезидент на Microsoft по стратегическите мисии и технологии и 31-годишен ветеран в компанията.

"Това е драстично по-бързо от традиционния подход, който понякога може да отнеме години."

Енергия на бъдещето: $7 млрд. ни делят от инсталациите за термоядрен синтезТехнологията е начин за генериране на почти неограничена чиста енергия

Като цяло проектът за батерията се изпълнява от около една година, от самото му начало до изработването на около 40 тестови батерии. (Наред със захранването на часовника, те са използвани и за осветяване на светодиоди в цветовете на корпоративния знак на Microsoft: червено, жълто, синьо и зелено).

Фактът, че двете седмици на високопроизводителни изчисления са само един етап от едногодишните изследователски усилия, е доказателство, че все още има решаващ физически елемент за тестването на материал като литиево-натриевото съединение на Microsoft.

Валидирането на материала включва още подлагане на три тона налягане, топене при температура до 600 градуса по Целзий, проверка с микроскоп.

След като създават образци от материала, идентифициран от Microsoft, изследователите от PNNL установяват, че работата с него в реалния свят не е съвсем лесна. След 30 минути на открит въздух, той всъщност абсорбира влагата и се превръща в нещо като каша, така че предизвикателствата все още са на дневен ред.

5 начина, по които изкуственият интелект променя света ниОт образованието до политиката – AI навлиза експанзивно във всяка обществена сфера

Това не е квантово изчисление (все още)

Въпреки че платформата Azure Quantum Elements, играе ключова роля в разработването, в нея не са включени квантови изчисления. И все пак служителите на Microsoft работят в групата за квантови изчисления, което прави постижението определено квантово.

Всичко това се обяснява с настоящото състояние на квантовите компютри. Чрез използването на квантовата физика технологията се отказва от битовете на класическия компютър - всеки от тях може да представлява само единица или нула, в полза на "кюбити", които могат да представляват нула, единица ... или и двете едновременно.

Този умопомрачителен напредък би могъл да доведе до създаването на достатъчно мощни компютри, за да могат бързо да извършват изчисления, които дори най-бързите съвременни компютри не биха могли да извършат за няколко живота. Това би ги направило идеални за работа с изчислителни ресурси, като например научните открития.

Заедно с други технологични гиганти като IBM и Google, както и с многобройни стартиращи компании, Microsoft залага на потенциала на квантовите технологии.

Какво можем да очакваме от най-бързите суперкомпютри в света? Те могат да изпълняват квинтилион операции в секунда, но за какво се използват?

"Потенциал" е правилната дума.

Десетилетия след като е създадена, технологията все още е в процес на разработка, а не търговска реалност. Експертите могат да правят само предположения кога тя ще бъде готова да се справи със сериозни задачи с епохално въздействие.

"Вярваме, че това се измерва с години, а не десетилетия", казва Криста Своре, вицепрезидент на Microsoft по усъвършенстваните квантови технологии.

В същото време компютрите от по-обикновен тип не са изчерпани. Снабдени с огромни количества все по-мощни графични процесори, те са способни да извършват все по-трансформиращи действия в областта на изкуствения интелект - не в някакъв неопределен момент в бъдещето, а точно сега.

Този напредък даде възможност за високопроизводителни изчисления в облака - по същество, суперкомпютри като услуга - като ресурсите на Azure, които Microsoft използва, за да определи материала на батерията си.

Квантова надпревара: САЩ и Китай напред в инвестициите, Европа има талантОбщият размер на инвестициите в ЕС е 1,2 млрд. долара, а в САЩ – малко под 4 млрд. долара. В Китай – между 4 и 17 млрд.

Този развой на събитията изненадва дори квантови шампиони като Сатя Надела.

"Мислех си, че квантът е следващият голям ускорител. Оказа се, че е графичният процесор.", обяснява той.

Каквото и да е развитието на квантовите изчисления, те едва ли ще изместят напълно високопроизводителните изчисления, каквито Microsoft използва за намиране на материала за батериите си.

В бъдеще, прогнозира Своре, учените ще могат да се позовават на "тясно интегрирана система между тези три възможности - HPC, AI и квантовата система, която води до по-точно решение на видове проблеми, които не можем да решим днес".

След настъпването на тази ера възможностите за изследване могат да бъдат неограничени.

Засега никой от Microsoft или PNNL не дава конкретна информация как батериите, които понастоящем са в лабораторията, могат да доведат до производство в голям мащаб.

"Трябва да се свърши много работа, преди да поставим нещо в ръцете на потребителите", признават от екипа.

Microsoft внедрява изкуствен интелект във всички приложения на офис пакетаТехнологията Copilot е изградена на базата на софтуер за изкуствен интелект, известен като LLM

Очевидните краткосрочни стъпки включват изработване и тестване на по-големи батерии, като например клетките, широко използвани в потребителската електроника, електрическите превозни средства и други изделия.

Независимо от това какво ще се случи с технологията, Microsoft вече е постигнала първоначалната си цел.

"Причината, поради която ми харесва това, е, че то доказва на практика, че можете да завършите цикъла. Можете да създадете нов материал, който действително работи. И може би дори да го направите с темпо, което би било немислимо само преди няколко години. ", допълва главният изпълнителен директор на Microsoft.