“كيميائي اصطناعي” يؤدي تفاعلات كيميائية

الذكاء الاصطناعي (AI) يجد طريقه إلى كل مجال بما في ذلك الكيمياء. في أحدث اختراع، قام باحثون من جامعة ولاية كارولينا الشمالية وجامعة بوفالو بتطوير تقنية جديدة تسمى “الكيميائي الاصطناعي”. تستخدم هذه التقنية الذكاء الاصطناعي ونظامًا آليًا لأداء التفاعلات الكيميائية، مما يسرع البحث والتطوير والتصنيع للمواد التجارية.

المقالة بعنوان “الكيميائي الاصطناعي: روبوت合성 الكم النقاط الكمومية“، منشورة في المواد المتقدمة.

تجارب概念 الإثبات

أثبت الباحثون في تجارب概念 الإثبات أن الأداة يمكنها تحديد وإنتاج أفضل النقاط الكمومية الممكنة لأي لون. وهي قادرة على القيام بذلك في غضون 15 دقيقة أو أقل. تستخدم النقاط الكمومية في تطبيقات مثل شاشات LED وهي بلورات نانومترية شبه موصلة.

وفقًا للباحثين، فإن الكيميائي الاصطناعي cũng قادر على تحديد أفضل مادة لمجموعة من الخواص القابلة للقياس وليس فقط النقاط الكمومية.

ميلاد أبولحساني هو أستاذ مساعد في الهندسة الكيميائية والبيولوجية في جامعة ولاية كارولينا الشمالية ومؤلف مراسل للمقالة.

“الكيميائي الاصطناعي هو نظام حقيقي مستقل يمكنه التنقل بذكاء عبر الكون الكيميائي”، يقول أبولحساني. “في الوقت الحالي، تم تصميم الكيميائي الاصطناعي للمواد المعالجة بالسائل – مما يعني أنه يعمل للمواد التي يمكن صنعها باستخدام المواد الكيميائية السائلة. تشمل المواد المعالجة بالسائل مواد قيمة عالية مثل النقاط الكمومية، والجسيمات النانومترية المعدنية / أكسيد المعدن، والهياكل العضوية الفلزية (MOFs)، وغيرها.

“الكيميائي الاصطناعي يشبه سيارة ذاتية القيادة، ولكن سيارة ذاتية القيادة على الأقل لديها عدد من الطرق المحددة التي يمكنها اختيارها للوصول إلى وجهتها المحددة مسبقًا. مع الكيميائي الاصطناعي، تقدم له مجموعة من المعايير المرغوبة، وهي الخواص التي تريد أن تتمتع بها المادة النهائية. يجب على الكيميائي الاصطناعي أن يجد كل شيء آخر، مثل ما ستكون المواد الكيميائية الأولية وما ستكون الطريق الاصطناعي، مع تقليل استهلاك تلك المواد الكيميائية الأولية.

“النتيجة النهائية هي تقنية تطوير مواد حقيقية مستقلة لا تساعدك فقط في العثور على المادة المعالجة بالسائل المثالية بشكل أسرع من أي تقنيات تستخدم حاليًا، ولكنها تفعل ذلك باستخدام كميات صغيرة جدًا من المواد الكيميائية الأولية. هذا يقلل بشكل كبير من الهدر ويجعل عملية تطوير المواد أقل تكلفة.

ال”جسد” و”الدماغ”

يمكن للكيميائي الاصطناعي أداء التجارب واكتشاف نتائج التجارب، وكذلك تسجيل البيانات وتحديد التجربة التالية.

تم دمج “جسد” الكيميائي الاصطناعي وتأتمته لمنصتين محددتين ل合成 التدفق في اختبارات概念 الإثبات: مصنع النانوكريستال ونانوروبو. بينما كان النظام قادرًا على تشغيل 500 تجربة合ية لتركيب النقاط الكمومية كل يوم، يعتقد أبولحساني أن هذا العدد يمكن أن يكون 1000.

“دماغ” الكيميائي الاصطناعي هو برنامج ذكاء اصطناعي يمكنه تحديد المواد التي يتم合ها بواسطة الجسد. ثم يتم استخدام البيانات لاتخاذ قرارات مستقلة بشأن ظروف التجربة التالية. تلك القرارات تدور حول ما هو أكثر مسار كفاءة لتحقيق أفضل تركيبة للمواد.

يحسن الكيميائي الاصطناعي قدرته على تحديد المادة الصحيحة مع مرور الوقت من خلال تخزين البيانات التي يتم توليدها من كل طلب يتلقاه.

عندما يتعلق الأمر بالذكاء الاصطناعي لتحديد التجربة التالية، قام الباحثون باختبار تسع سياسات مختلفة. من خلال سلسلة من الطلبات، تم طلب من الكيميائي الاصطناعي تحديد أفضل مادة نقطة كمومية لثلاثة معايير إخراجية مختلفة.

أظهرت النتائج أنه كان قادرًا على تحديد أفضل نقطة كمومية في ساعة و نصف ساعة. ومع ذلك، تم تقليل ذلك الوقت إلى 10 إلى 15 دقيقة بعد أن كان لديه معرفة سابقة.

“أعتقد أن البحث والتطوير المستقل للمواد الذي يتم تمكينه بواسطة الكيميائي الاصطناعي يمكن أن يغير شكل مستقبل تطوير المواد والتصنيع”، يقول أبولحساني. “أنا الآن أبحث عن شركاء لمساعدتنا في نقل التقنية من المختبر إلى القطاع الصناعي.”