大阪大學(xué)的研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)來設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試有機(jī)太陽能電池的分子，這可以為可再生能源應(yīng)用帶來更高效率的功能材料。

大阪大學(xué)的研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)了用于光伏設(shè)備的新型聚合物。在虛擬篩選了20多萬種候選材料后，他們合成了一種最有前途的材料，并發(fā)現(xiàn)其性能與他們的預(yù)測(cè)一致。這項(xiàng)工作可能會(huì)導(dǎo)致功能材料發(fā)現(xiàn)方式的革命。

機(jī)器學(xué)習(xí)是一種強(qiáng)大的工具，只要提供足夠的實(shí)例數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)就可以對(duì)即使是復(fù)雜的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。這對(duì)于材料科學(xué)中的復(fù)雜問題尤其有用，例如設(shè)計(jì)有機(jī)太陽能電池的分子，這可能取決于大量的因素和未知的分子結(jié)構(gòu)。人類需要花費(fèi)數(shù)年的時(shí)間來篩選數(shù)據(jù)以找到潛在的模式，甚至需要更長(zhǎng)的時(shí)間來測(cè)試組成有機(jī)太陽能電池所有可能的供體聚合物和受體分子的候選組合。因此，提高太陽能電池的效率以在可再生能源領(lǐng)域具有競(jìng)爭(zhēng)力的進(jìn)展一直很緩慢。

現(xiàn)在，大阪大學(xué)的研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)，基于用之前發(fā)表的實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)訓(xùn)練算法，篩選了數(shù)十萬個(gè)供體和受體對(duì)。嘗試了382個(gè)供體分子和526個(gè)受體分子的所有可能的組合，結(jié)果有200932對(duì)通過能量轉(zhuǎn)換效率虛擬測(cè)試。

為了驗(yàn)證這種方法，研究人員在實(shí)驗(yàn)室里合成了一種預(yù)測(cè)效率很高的聚合物，并進(jìn)行了測(cè)試。發(fā)現(xiàn)其特性與預(yù)測(cè)相符，這讓研究人員對(duì)他們的方法更有信心。這個(gè)項(xiàng)目不僅可以促進(jìn)高效有機(jī)太陽能電池的發(fā)展，還可以適應(yīng)其他功能材料的材料信息學(xué)。我們可能會(huì)看到這種類型的機(jī)器學(xué)習(xí)，即一個(gè)算法可以根據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)快速篩選數(shù)千甚至數(shù)百萬個(gè)候選分子，并應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如催化劑和功能性聚合物。