Ο “Τεχνητός Χημικός” Εκτελεί Χημικές Αντιδράσεις

Η Τεχνητή Νοημοσύνη (AI) κάνει το δρόμο της σε κάθε τομέα, συμπεριλαμβανομένης της Χημείας. Στην τελευταία καινοτομία, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας και το Πανεπιστήμιο του Μπάφαλο έχουν αναπτύξει μια νέα τεχνολογία που ονομάζεται “Τεχνητός Χημικός”. Η τεχνολογία χρησιμοποιεί τεχνητή νοημοσύνη και ένα αυτοματοποιημένο σύστημα για την εκτέλεση χημικών αντιδράσεων, που επιταχύνει την έρευνα, την ανάπτυξη και την παραγωγή εμπορικών υλικών.

Το έγγραφο με τίτλο “Τεχνητός Χημικός: Ένας Αυτόνομος Ρομποτ Συνθέσεως Κβαντικών Σημείων” δημοσιεύεται στο Advanced Materials.

Πειράματα Απόδειξης Εννοίας

Οι ερευνητές απέδειξαν σε πειράματα απόδειξης εννοίας ότι το εργαλείο μπορεί να αναγνωρίσει και να παράγει τα καλύτερα δυνατά κβαντικά σημεία για οποιοδήποτε χρώμα. Μπορεί να το κάνει αυτό μέσα σε 15 λεπτά ή λιγότερο. Τα κβαντικά σημεία χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπως οι οθόνες LED και είναι κολλοειδή ημιαγωγικά νανοκρύσταλλα.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, ο Τεχνητός Χημικός είναι επίσης σε θέση να αναγνωρίσει το καλύτερο υλικό για eine ποικιλία μετρήσιμων ιδιοτήτων και όχι μόνο για κβαντικά σημεία.

Ο Milad Abolhasani είναι βοηθός καθηγητής χημικής και βιομηχανικής στο NC State και συγγραφέας του εγγράφου.

«Ο Τεχνητός Χημικός είναι ένα πραγματικά αυτόνομο σύστημα που μπορεί να πλοηγηθεί με νοημοσύνη μέσα στο χημικό σύμπαν», λέει ο Abolhasan. «Σημεία, ο Τεχνητός Χημικός σχεδιάζεται για υλικά που μπορούν να παραχθούν με τη χρήση υγρών χημικών προκαταρκτικών. Τα υλικά που επεξεργάζονται με λύση περιλαμβάνουν υψηλής αξίας υλικά όπως κβαντικά σημεία, νανοκρύσταλλα μετάλλων/μετάλλων οξειδίων, μεταλλικών οργανικών πλαισίων (MOF) και così weiter.

«Ο Τεχνητός Χημικός είναι παρόμοιος με ένα αυτονομικό αυτοκίνητο, αλλά ένα αυτονομικό αυτοκίνητο έχει τουλάχιστον έναν πεπερασμένο αριθμό διαδρομών για να επιλέξει για να φτάσει στον προκαθορισμένο προορισμό του. Με τον Τεχνητό Χημικό, σας δίνετε ένα σύνολο επιθυμητών παραμέτρων, οι οποίες είναι οι ιδιότητες που θέλετε το τελικό υλικό να έχει. Ο Τεχνητός Χημικός πρέπει να βρει όλα τα άλλα, όπως ποια θα είναι τα χημικά προκαταρκτικά και ποια θα είναι η συνθετική οδός, ενώ ελαχιστοποιεί την κατανάλωση των χημικών προκαταρκτικών.

«Το τελικό αποτέλεσμα είναι μια πλήρως αυτόνομη τεχνολογία ανάπτυξης υλικών που όχι μόνο σας βοηθά να βρείτε το ιδανικό υλικό που επεξεργάζεται με λύση πιο γρήγορα από τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται σήμερα, αλλά το κάνει επίσης με τη χρήση μικρών ποσοτήτων χημικών προκαταρκτικών. Αυτό μειώνει σημαντικά τα απόβλητα και κάνει τη διαδικασία ανάπτυξης υλικών πολύ πιο φθηνή».

Το “Σώμα” και το “Εγκέφαλος”

Ο Τεχνητός Χημικός είναι σε θέση να εκτελέσει πειράματα και να αισθανθεί τα πειραματικά αποτελέσματα, καθώς και να καταγράψει τα δεδομένα και να καθορίσει το επόμενο πείραμα.

Το “σώμα” του Τεχνητού Χημικού ενσωματώνει και αυτοματοποιεί δύο συγκεκριμένες πλατφόρμες σύνθεσης ροής στο πειραματικό του τεστ: Nanocrystal Factory και NanoRobo. Ενώ η τεχνολογία ήταν σε θέση να εκτελέσει 500 πειράματα σύνθεσης κβαντικών σημείων την ημέρα, ο Abolhasan πιστεύει ότι ο αριθμός θα μπορούσε να είναι 1.000.

Ο “εγκέφαλος” του Τεχνητού Χημικού είναι ένα πρόγραμμα τεχνητής νοημοσύνης που είναι σε θέση να χαρακτηρίσει τα υλικά που συνθέτουν από το σώμα. Τα δεδομένα χρησιμοποιούνται για να ληφθούν αυτόνομες αποφάσεις σχετικά με τις πειραματικές συνθήκες για το επόμενο πείραμα. Αυτές οι αποφάσεις περιστρέφονται γύρω από το τι είναι ο più αποτελεσματικός δρόμος για την επίτευξη των καλύτερων συνθέσεων υλικών.

Ο Τεχνητός Χημικός βελτιώνει την ικανότητά του να αναγνωρίσει το σωστό υλικό με την πάροδο του χρόνου αποθηκεύοντας δεδομένα που παράγονται από κάθε αίτημα που λαμβάνει.

Όταν πρόκειται για την απόφαση του επόμενου πειράματος, οι ερευνητές έκαναν девět διαφορετικές πολιτικές. Μέσω μιας σειράς αιτημάτων, ο Τεχνητός Χημικός ζητήθηκε να αναγνωρίσει το καλύτερο υλικό κβαντικών σημείων για τρεις διαφορετικές παραμέτρους εξόδου.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ήταν σε θέση να αναγνωρίσει το καλύτερο κβαντικό σημείο μέσα σε μία και μισή ώρα. Ωστόσο, ο χρόνος μειώθηκε σε 10 έως 15 λεπτά μετά από προηγούμενη γνώση.

«Πιστεύω ότι η αυτόνομη έρευνα και ανάπτυξη υλικών που ενεργοποιείται από τον Τεχνητό Χημικό μπορεί να αλλάξει το μέλλον της ανάπτυξης και παραγωγής υλικών», είπε ο Abolhasan. «Τώρα ψάχνω για συνεργάτες για να μας βοηθήσουν να μεταφέρουμε την τεχνική από το εργαστήριο στον βιομηχανικό τομέα».