Den usynlige energityv i din elbil

Hver gang du træder hårdt på speederen i din elbil, forsvinder en lille del af energien. Den bliver til varme inde i motoren. Ikke som en dramatisk eksplosion, men som en langsom lækage på molekylært niveau.

Årsagen er jern-tab. Magnetfelterne inde i motorens bløde magnetiske materialer vender om igen og igen. Hver gang det sker, går en smule energi tabt som varme. Millioner af omdrejninger i tusindvis af motorer lægger op til reel ineffektivitet.

Når varmen forværrer tabet

Motoren bliver varm under kørsel. Og den varme gør problemet større. Magnetmaterialerne mister deres egenskaber, når temperaturen stiger. Det skaber en ond cirkel: varmen får tabet til at vokse, og tabet skaber mere varme.

Det er ikke idealt, når hver eneste kilometer skal presses ud af batteriet.

Maze-domænernes labyrint

Inde i de magnetiske materialer findes små områder med forskellig magnetisering. De er arrangeret som en mikroskopisk labyrint. Disse såkaldte maze domains står for de fleste tab, når magnetiseringen skifter.

Temperatur, materialestruktur og energitilstande påvirker alle disse domæner. Det hele er så komplext, at klassiske modeller ikke kan følge med.

AI og fysik går sammen

Et forskerteam fra Tokyo University of Science fandt en ny vej. De udviklede en model kaldet eX-GL – en udvidet Ginzburg-Landau-model, der kombinerer entropi og AI.

Først fotograferede de de magnetiske domæner ved forskellige temperaturer.

Efterher feedede de billederne til en AI, der bruger persistent homology. Det er en matematisk metode, der finder skjulte mønstre. AI’en udvalgte en vigtig faktor kaldet PC1, som beskriver magnetiseringsomdrejningen i detalje.

Modelen til sidte identificerede de fire store energibarrierer, der styrer processen.

Hvad fandt de egentlig ud af?

De så, at labyrint-domænernes vægge bliver længere og mere komplekse. Det fører til en kamp mellem entropi og udvekslingskræfter.

Her præciserede de det, og da den forklaring fulgte fra billederne til energibarriererne, var det explainable AI — forklarbar AI.

Effekten på elbilens rækkevidde

Mindretab i motorer giver ekstra kilometer per ladning. Det betyder mindre batterier, lettere biler og billigere elbiler. Hvis det gælder for millionsvis af biler, er det en reel ændring i elbilens fremtid.

Og metoden er ikke kun begrænset til motorer. Den kan også bruges til andre magnetiske materialer og komplekse systemer.

Slutbemærkning

Med AI og стараe klassiske modeller kunne vi ikke se årsagen på et dybt nok niveau. Nu ser vi den.