“Kunstig Kemiker” Udfører Kemiske Reaktioner

Kunstig intelligens (AI) er på vej ind i alle fag, herunder kemi. I den seneste innovation har forskere fra North Carolina State University og University at Buffalo udviklet en ny teknologi kaldet “Kunstig Kemiker”. Teknologien bruger kunstig intelligens og et automatiseret system til at udføre kemiske reaktioner, hvilket accelererer forskning, udvikling og produktion af kommercielle materialer.

Artiklen med titlen “Kunstig Kemiker: En Autonom Quantum Dot Synthese-Bot” er offentliggjort i Advanced Materials.

Bevis for Koncept-Eksperimenter

Forskerne demonstrerede i bevis for koncept-eksperimenter, at værktøjet kan identificere og producere de bedste mulige kvantepunkter for enhver farve. Det kan gøres inden for 15 minutter eller mindre. Kvantepunkter bruges i anvendelser som LED-displays og er koloidale halvleder-nanokrystaller.

Ifølge forskerne kan Kunstig Kemiker også identificere det bedste materiale for en række målbare egenskaber og ikke kun kvantepunkter.

Milad Abolhasani er adjunkt i kemisk og biomolekylær ingeniørvidenskab ved NC State og en af artiklens forfattere.

“Kunstig Kemiker er et virkelig autonomt system, der kan intelligently navigere gennem det kemiske univers,” siger Abolhasani. “For tiden er Kunstig Kemiker designet til opløsningsbehandlede materialer – det vil sige, det fungerer for materialer, der kan fremstilles ved hjælp af flydende kemiske prækursorer. Opløsningsbehandlede materialer omfatter højværdige materialer som kvantepunkter, metal/metaloxid-nanopartikler, metalorganiske rammer (MOF’er) og så videre.

“Kunstig Kemiker ligner en selv kørende bil, men en selv kørende bil har i hvert fald en endelig mængde ruter at vælge imellem for at nå sit forudvalgte destination. Med Kunstig Kemiker giver du det en sæt af ønskede parametre, som er de egenskaber, du ønsker, det endelige materiale skal have. Kunstig Kemiker må selv finde ud af alt andet, som hvilke kemiske prækursorer der skal bruges og hvilken syntetisk rute der skal følges, samtidig med at det minimerer forbruget af disse kemiske prækursorer.

“Resultatet er en fuldt autonom materialeudviklingsteknologi, der ikke kun hjælper dig med at finde det ideelle opløsningsbehandlede materiale hurtigere end nogen af de teknikker, der for tiden er i brug, men det gør det også ved hjælp af små mængder kemiske prækursorer. Det reducerer betydeligt spild og gør materialeurviklingsprocessen meget mindre dyrt.”

“Kroppen” og “Hjernen”

Kunstig Kemiker kan udføre eksperimenter og registrere eksperimentets resultater, samt optage data og bestemme det næste eksperiment.

Kunstig Kemikers “krop” består af to automatiserede flow-syntese-platforme i dens proof-of-concept-test: Nanokrystal Fabrik og NanoRobo. Mens teknologien kunne køre 500 kvantepunkts-syntese-eksperimenter om dagen, mener Abolhasani, at dette tal kunne være 1.000.

“Hjernen” i Kunstig Kemiker er et AI-program, der kan karakterisere de materialer, der syntetiseres af “kroppen”. Data bruges derefter til at træffe autonome beslutninger om eksperimentelle betingelser for det næste eksperiment. Disse beslutninger handler om, hvilken den mest effektive vej er til at opnå det bedste materiale-sammensætning.

Kunstig Kemiker forbedrer sin evne til at identificere det rette materiale over tid ved at gemme data, der genereres fra hver anmodning, den modtager.

Når det kommer til AI’s beslutning om, hvad det næste eksperiment skal være, testede forskerne ni forskellige politikker. Gennem en række anmodninger blev Kunstig Kemiker bedt om at identificere det bedste kvantepunkts-materiale for tre forskellige output-parametre.

Resultaterne viste, at det kunne identificere det bedste kvantepunkts-materiale inden for en og en halv time. Men denne tid blev reduceret til 10-15 minutter efter, at det havde forudgående viden.

“Jeg tror, at autonom materialeforskning og -udvikling, som muliggøres af Kunstig Kemiker, kan forme fremtiden for materialeurvikling og -produktion,” sagde Abolhasani. “Jeg søger nu efter partnere til at hjælpe os med at overføre teknikken fra laboratoriet til den industrielle sektor.”