“Tekochemisti” Suorittaa Kemiaa

Tekoäly (AI) on tekemässä tiensä jokaiseen alaan, myös kemiaan. Uusimmassa innovaatiossa tutkijat Pohjois-Carolinan osavaltion yliopistosta ja Buffalon yliopistosta ovat kehittäneet uuden teknologian, jota kutsutaan “Te kochemistiksi”. Teknologia käyttää tekoälyä ja automaattista järjestelmää suorittaakseen kemiaa, jolloin se kiihdyttää tutkimusta, kehitystä ja valmistusta kaupallisissa materiaaleissa.

Artikkeli, joka on nimeltään “Te kochemisti: Autonominen kvanttipisteen synteesirobotti“, on julkaistu Advanced Materials -julkaisussa.

Käsitteen osoittaminen kokeilla

Tutkijat osoittivat käsitteen osoittamisessa, että työkalu pystyy tunnistamaan ja tuottamaan parhaat mahdolliset kvanttipisteet mille tahansa värille. Se pystyy tekemään tämän 15 minuutin tai vähemmän kuluessa. Kvanttipisteet ovat sovelluksissa, kuten LED-näytöissä, ja ne ovat kolloidisia puolijohteita.

Tutkijoiden mukaan Te kochemisti pystyy myös tunnistamaan parhaan materiaalin monille mittaamiseen perustuville ominaisuuksille, eikä vain kvanttipisteille.

Milad Abolhasani on kemian ja biomolekulaarisen insinöörityön apulaisprofessori NC Statessa ja artikkelin vastaava kirjoittaja.

“Te kochemisti on todella autonomisen järjestelmä, joka pystyy älykkäästi navigoimaan kemiaa”, sanoo Abolhasan. “Tällä hetkellä Te kochemisti on suunniteltu liuoksessa prosessoiduille materiaaleille – eli se toimii materiaaleille, jotka voidaan valmistaa nestemäisistä kemiallisista esivalmisteista. Liuoksessa prosessoidut materiaalit sisältävät korkean arvon materiaaleja, kuten kvanttipisteitä, metalli/metalloksidi nanopartikkeleita, metalli-organisia kehyksiä (MOF) jne.

“Te kochemisti on samanlainen kuin itseohjautuva auto, mutta itseohjautuva auto, jolla on ainakin rajattu määrä reittejä valittavaksi, jotta se pääsee ennalta valittuun kohteeseensa. Te kochemistille annetaan joukko haluttuja parametreja, jotka ovat ominaisuudet, joita lopullinen materiaali halutaan omistaa. Te kochemistin on selvittävä kaikki muu, kuten mitkä kemialliset esivalmistimet ovat ja mitä synteesireitti on, samalla kun se minimoi näiden kemiallisten esivalmisteiden kulutusta.

“Lopputuloksena on täysin autonomisen materiaalikehitysteknologia, joka auttaa löytämään ihanteellisen liuoksessa prosessoidun materiaalin nopeammin kuin mikään nykyisin käytössä oleva tekniikka, ja se tekee sen käyttäen vain pieniä määriä kemiallisia esivalmisteita. Se vähentää merkittävästi jätteitä ja tekee materiaalikehitysprosessin paljon edullisemmaksi.”

“Ruumis” ja “Aivot”

Te kochemisti pystyy suorittamaan kokeita ja havainnoimaan kokeiden tuloksia, sekä tallentamaan tiedot ja määrittämään seuraavan kokeen.

Te kochemistin “ruumis” sisälsi ja automatisoi kaksi erillistä virtausyhdistelmäalustaa sen todistuskoekäytössä: Nanokitehdas ja Nanorobotti. Vaikka teknologia pystyi suorittamaan 500 kvanttipisteen synteesikokeita päivässä, Abolhasani uskoo, että luku voisi olla 1 000.

Te kochemistin “aivot” ovat tekoälyohjelma, joka pystyy karakterisoimaan materiaaleja, jotka “ruumis” syntetisoi. Tiedot käytetään sitten tekemään autonomisia päätöksiä seuraavan kokeen kokeellisista olosuhteista. Nämä päätökset liittyvät siihen, mikä on tehokkain reitti saavuttamaan parhaat materiaalikoostumukset.

Te kochemisti parantaa kykyään tunnistaa oikea materiaali ajan myötä tallentamalla tiedot, jotka se saa jokaisesta pyynnöstä.

Kun tekoäly päättää, mikä seuraava koe on, tutkijat testasivat yhdeksän eri politiikkaa. Sarjan pyynnön kautta Te kochemisti pyydettiin tunnistamaan paras kvanttipistemateriaali kolmelle eri tulostusparametrille.

Tulokset osoittivat, että se pystyi tunnistamaan parhaan kvanttipisteen puolitoista tunnissa. Kuitenkin se aika lyheni 10-15 minuuttiin, kun se oli saanut ennalta tietoa.

“Uskon, että autonomiset materiaalitutkimus ja -kehitys, jotka tekochemisti mahdollistaa, voivat muuttaa materiaalikehityksen ja -valmistuksen tulevaisuutta”, Abolhasani sanoi. “Nyt etsin kumppaneita auttamaan siirtämään tekniikan laboratoriosta teolliseen sektoriin.”