「発見学習」AIツールはわずか数日分のデータでバッテリーのサイクル寿命を予測(‘Discovery learning’ AI tool predicts battery cycle life with just a few days’ data)

2026-02-04  ミシガン大学

ミシガン大学の研究チームは、新しいAIツール「Discovery Learning(DL)」を開発し、従来数カ月~数年かかる電池のサイクル寿命評価を、わずか数日分の初期データから高精度に予測できることを示した。 DLは、過去の電池設計とデータを学習し、物理に基づく特徴量を抽出する「Interpreter」、ラベルなしデータでも寿命を推定する「Oracle」、さらに情報量の高い試験サンプルを選択する「Learner」という3つの要素を統合している。これにより、未観測の材料・設計条件の電池でもプロトタイプ作製や寿命試験をほぼ不要にし、時間・エネルギーコストを大幅削減できる。実証では123種類の大容量リチウムイオン電池を対象に、未知の変動条件下でも約7%の平均誤差でサイクル寿命を予測し、従来比で評価時間を約98%、エネルギー消費を約95%削減した。DLは、データ不足やデザイン探索の効率化という電池研究の課題に対し、機械学習と物理モデルを統合した新たな枠組みを示している。

「発見学習」AIツールはわずか数日分のデータでバッテリーのサイクル寿命を予測(‘Discovery learning’ AI tool predicts battery cycle life with just a few days’ data)

<関連情報>

Discovery Learningは最小限の実験からバッテリーのサイクル寿命を予測します Discovery Learning predicts battery cycle life from minimal experiments

Jiawei Zhang,Yifei Zhang,Baozhao Yi,Yao Ren,Qi Jiao,Hanyu Bai,Weiran Jiang & Ziyou Song
Nature  Published:04 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09951-7

Abstract

Fast and reliable validation of new designs in complex physical systems such as batteries is critical to accelerating technological innovation. However, battery development remains bottlenecked by the high time and energy costs required to evaluate the lifetime of new designs1,2. Notably, existing lifetime forecasting approaches require datasets containing battery lifetime labels for target designs to improve accuracy and cannot make reliable predictions before prototyping, thus limiting rapid feedback3,4. Here we introduce Discovery Learning, a scientific machine learning approach that integrates active learning5, physics-guided learning6 and zero-shot learning7 into a human-like reasoning loop, drawing inspiration from educational psychology. Discovery Learning can learn from historical battery designs and reduce the need for prototyping, thereby predicting the lifetime of new designs from minimal experiments. To test Discovery Learning, we present industrial-grade battery data comprising 123 large-format lithium-ion pouch cells, including diverse material–design combinations and cycling protocols. Trained on public datasets of cell designs different from ours, Discovery Learning achieves 7.2% test error in predicting cycle life using physical features from the first 50 cycles of 51% of cell prototypes. Under conservative assumptions, this results in savings of 98% in time and 95% in energy compared with conventional practices. Discovery Learning represents a key advance in accurate and efficient battery lifetime prediction and, more broadly, helps realize the promise of machine learning to accelerate scientific discovery8.

1603情報システム・データ工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました