Кобальт використовується в літій-іонних акумуляторах для електромобілів, отже, відіграє важливу роль у переході на відновлювані джерела енергії. Однак це сріблясто-сіре метал є критичною сировиною з кількох причин: кобальт рідкісний. Його частка в земній корі становить лише 0,004 відсотка. Світові запаси кобальту оцінюються в 7,2 мільйона тонн. Більше половини з них, близько чотирьох мільйонів тонн, знаходяться на території Демократичної Республіки Конго. Умови праці в шахтах цієї нестабільної центральноафриканської країни часто погані, а екологічні збитки під час видобутку руди великі.
Незалежно від нестачі забезпечення, занадто високих цін на світовому ринку, етичних сумнівів, заборон або інновацій продуктів з кращими властивостями матеріалів: для компаній є багато причин шукати альтернативні матеріали. "Хоча існують бази даних, які можуть використовувати розробники продуктів для дослідження. Але вони часто не дають корисних результатів, оскільки не враховують точний випадок застосування в компанії", - говорить Шарлотта Шмідт з дослідницької групи з управління сталим розвитком та відповідністю матеріалів у Fraunhofer Institute for Production Technology and Automation IPA.
ШІ використовується для перегляду наукових публікацій
Щоб полегшити пошук і отримати більш відповідні результати, Шмідт разом з двома колегами розробила інструмент для заміни матеріалів на основі ШІ. Через форму введення користувачі спочатку повинні вказати специфічні деталі про матеріал або сировину, яку вони хочуть замінити, а потім назвати необхідні властивості альтернативного матеріалу та інформацію про контекст бажаного використання матеріалу. Далі проводиться пошук за допомогою ШІ, в якому база даних "Semantic Scholar" переглядається на основі специфічних даних і вимог користувачів. Порівнюючи введені користувачем дані з інформацією, доступною в базі даних, ШІ ідентифікує відповідні альтернативні матеріали.
Зв'язок ШІ для заміни матеріалів є лише одним з кількох елементів, за допомогою яких дослідники підтримують компанії у пошуку альтернативних сировин, матеріалів або хімічних речовин. Оскільки після виконання своїх завдань ШІ піддають запропоновані замінники та вихідні матеріали всебічній оцінці, в якій враховуються правові, екологічні та соціальні аспекти, а також забезпечення. У тісному контакті з відповідною компанією вчені потім перевіряють, наскільки точно запропоновані матеріали відповідають специфічним вимогам. На завершення процесу складається звіт. У ньому представлені найбільш відповідні замінники, а також оцінка різних критеріїв. Таким чином, вчені надають компаніям обґрунтовану основу для прийняття рішень.
Перші тести показують: зв'язок ШІ є багатообіцяючим
Як альтернативу кобальту, інструмент для заміни матеріалів на основі ШІ пропонує, зокрема, залізо. "Це не нове відкриття, що замість літій-нікель-марганець-кобальт-оксиду також можна використовувати літій-залізо-фосфат для катодів акумуляторів", - говорить Шмідт. "Але ці та інші результати показали нам, що зв'язок ШІ у пошуку альтернативних матеріалів є багатообіцяючим."
Інструмент для заміни матеріалів на основі ШІ виник у рамках дослідницького проекту "Ультраефективна фабрика – Глибоке занурення", який розпочався в квітні 2024 року і триватиме до кінця серпня 2025 року. Дослідницький проект підтримується Міністерством навколишнього середовища, клімату та енергетики Баден-Вюртемберга на загальну суму 1,4 мільйона євро. Партнерами проекту, крім Fraunhofer IPA, є Fraunhofer IAO, Центр цифровізації, управління та сталого розвитку Шварцвальд gGmbH (Кампус-Шварцвальд), Umwelttechnik BW GmbH, Alpirsbacher Klosterbräu Glauner GmbH, Ansmann AG та Protektorwerk Florenz Maisch GmbH & Co. KG, а також асоційованим партнером є ZECHA Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH.
Контакт:
