Microsoft Research hat ein revolutionäres KI-System namens MatterGen veröffentlicht, das auf der Grundlage spezifischer Eigenschaften neue Materialien generieren kann und die Forschung und Entwicklung von Schlüsseltechnologien wie Batterien und Solarpaneelen deutlich beschleunigen soll. MatterGen untergräbt die traditionelle Methode zur Entdeckung neuer Materialien. Es basiert nicht mehr auf dem Screening großer Mengen vorhandener Verbindungen, sondern generiert neue Materialien direkt auf der Grundlage der erforderlichen Eigenschaften, genauso effizient und bequem wie ein KI-Bildgenerator Bilder auf der Grundlage von Textbeschreibungen generiert. Diese bahnbrechende Technologie wird tiefgreifende Auswirkungen auf die Energiespeicherung und -verarbeitung haben und voraussichtlich die Beliebtheit von Elektrofahrzeugen steigern und die Kosten erneuerbarer Energien senken.
Die Einführung von MatterGen markiert eine grundlegende Veränderung in der Art und Weise, wie Wissenschaftler neue Materialien entdecken. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden werden bei MatterGen keine Millionen vorhandener Verbindungen überprüft, sondern direkt neue Materialien auf der Grundlage gewünschter Eigenschaften generiert, ähnlich wie ein KI-Bildgenerator aus einer Textbeschreibung ein Bild erstellt.
MatterGen verwendet ein spezielles KI-Modell namens Diffusionsmodell, das Bildgeneratoren wie DALL-E ähnelt, jedoch für die Arbeit mit dreidimensionalen Kristallstrukturen angepasst ist. Das System verbessert schrittweise zufällige Atomanordnungen, was zu nützlichen Materialien führt, die stabil sind und bestimmte Kriterien erfüllen. Untersuchungen zeigen, dass von MatterGen erzeugte Materialien „15-mal wahrscheinlicher neu und stabil sind und 15-mal näher an lokalen Energieminima liegen“ als frühere KI-Methoden. Dies bedeutet, dass die resultierenden Materialien nicht nur praktischer, sondern auch physisch einfacher umzusetzen sind.
In einer beeindruckenden Demonstration arbeitete das Microsoft-Team mit Wissenschaftlern des chinesischen Shenzhen Institute of Advanced Technology zusammen, um ein neues Material, TaCr2O6, zu synthetisieren, das den Designergebnissen von MatterGen sehr nahe kam und den praktischen Anwendungswert des Systems bestätigte. MatterGen ist besonders flexibel und kann „feinabgestimmt“ werden, um je nach Bedarf Materialien mit spezifischen Kristallstrukturen und elektronischen oder magnetischen Eigenschaften herzustellen. Diese Eigenschaft wird besonders wichtig sein, wenn Materialien für bestimmte industrielle Anwendungen entworfen werden.
Mögliche Anwendungen dieser Technologie könnten die Bereiche Energiespeicherung und Datenverarbeitung verändern. Die Entwicklung neuer Materialien ist entscheidend für die Weiterentwicklung der Energiespeicherung, des Halbleiterdesigns und der Kohlenstoffabscheidungstechnologie. Beispielsweise könnten verbesserte Batteriematerialien die Einführung von Elektrofahrzeugen beschleunigen, während effizientere Solarzellenmaterialien erneuerbare Energie erschwinglicher machen könnten.
Um wissenschaftliche Entdeckungen zu beschleunigen, hat Microsoft den Quellcode von MatterGen unter einer Open-Source-Lizenz veröffentlicht, damit Forscher auf der ganzen Welt auf dieser Grundlage Innovationen entwickeln können. MatterGen wurde im Rahmen der Microsoft-Initiative „Artificial Intelligence and Science“ entwickelt, die darauf abzielt, mithilfe von KI wissenschaftliche Entdeckungen zu beschleunigen. Darüber hinaus lässt sich MatterGen in die Azure Quantum Elements-Plattform von Microsoft integrieren, um Unternehmen und Forschern Cloud-Computing-Dienste bereitzustellen.
Allerdings weisen Experten auch darauf hin, dass MatterGen zwar einen wichtigen Fortschritt darstellt, jedoch noch umfangreiche Tests und Verbesserungen erforderlich sind, um rechnerisch entworfene Materialien in praktische Anwendungen zu überführen. Obwohl die vorhergesagten Ergebnisse dieses Systems ermutigend sind, müssen sie vor der industriellen Anwendung noch experimentell verifiziert werden. Dennoch ist die technologische Entwicklung von MatterGen zweifellos ein wichtiger Schritt bei der Nutzung von KI zur Beschleunigung wissenschaftlicher Entdeckungen.
Blog: https://www.microsoft.com/en-us/research/publication/mattergen-a-generative-model-for-inorganic-materials-design/
Highlight:
**MatterGen ist ein neues KI-System, das in der Lage ist, neue Materialien basierend auf spezifischen Anforderungen zu generieren und so möglicherweise die Technologieentwicklung zu beschleunigen. **
** Dieses System nutzt ein Diffusionsmodell, um stabile Materialien mit einer Erfolgsquote zu erzeugen, die 15-mal höher ist als zuvor. **
** Microsoft stellt diese Technologie als Open Source zur Verfügung, um Innovation und Zusammenarbeit in der globalen wissenschaftlichen Forschung zu fördern. **
Kurz gesagt, die Entstehung von MatterGen markiert eine Revolution auf dem Gebiet der Materialwissenschaften. Sein Open-Source-Charakter wird die globale wissenschaftliche Forschungszusammenarbeit weiter fördern, die Entwicklung und Anwendung neuer Materialien beschleunigen und der zukünftigen wissenschaftlichen und technologischen Entwicklung neue Dynamik verleihen. Wir freuen uns darauf, dass MatterGen in verschiedenen Bereichen weit verbreitet eingesetzt wird und zu einer besseren Zukunft der Menschheit beiträgt.