「人工化学者」が化学反応を実行する

人工知能（AI）は、化学を含むあらゆる分野に進出しています。最新の革新では、ノースカロライナ州立大学とバッファロー大学の研究者は、「人工化学者」と呼ばれる新しい技術を開発しました。この技術は、人工知能と自動化システムを使用して化学反応を実行し、商業材料の研究、開発、製造を加速します。

「人工化学者：自律的な量子ドット合成ボット」というタイトルの論文は、Advanced Materialsに掲載されています。

概念実証実験

研究者は、概念実証実験で、ツールが任意の色の最適な量子ドットを特定して生成できることを実証しました。これは15分以内で実行できます。量子ドットは、LEDディスプレイなどのアプリケーションで使用され、コロイド半導体ナノクリスタルです。

研究者によると、人工化学者は、量子ドットのみではなく、さまざまな測定可能な特性の最適な材料を特定できることもできます。

ミラード・アボルハサニは、NCステートの化学および生物分子工学の助教授であり、論文の対応著者です。

「人工化学者は、真正に自律的なシステムで、化学の宇宙を知的にナビゲートできます」とアボルハサニは述べています。「現在、人工化学者は溶液処理材料用に設計されています。つまり、液体化学前駆体を使用して作成できる材料に適しています。溶液処理材料には、高価な材料である量子ドット、金属/金属酸化物ナノ粒子、金属有機フレームワーク（MOF）などが含まれます。」

「人工化学者は、自律走行車に似ていますが、自律走行車には、事前に選択された目的地に到達するために選択できるルートが有限です。人工化学者では、目的のパラメーターのセットを与えます。これらは、最終的な材料に望ましい特性です。人工化学者は、化学前駆体が何であるか、合成ルートが何であるかをすべて決定しながら、化学前駆体の消費を最小限に抑える必要があります。」

「結果は、完全に自律的な材料開発技術であり、現在使用されている技術よりも迅速に理想的な溶液処理材料を見つけるのに役立ちます。また、化学前駆体のわずかな量を使用して実現します。その結果、廃棄物が大幅に削減され、材料開発プロセスがはるかに安価になります。」

「体」および「脳」

人工化学者は、実験を実行し、実験結果を感知し、データを記録し、次の実験を決定できます。

人工化学者の「体」は、概念実証テストで2つの特定のフロー合成プラットフォームを統合および自動化しました。ナノクリスタルファクトリーとナノロボです。技術は1日あたり500回の量子ドット合成実験を実行でき、アボルハサニはその数が1000回になる可能性があると考えています。

人工化学者の「脳」は、人工化学者が合成する材料を特性付けることができるAIプログラムです。データは、次の実験の実験条件について自律的に決定するために使用されます。決定は、最適な材料組成を達成するための最も効率的なパスを回避することです。

人工化学者は、受け取るすべてのリクエストから生成されるデータを保存することで、時間の経過とともに正しい材料を特定する能力を向上させます。

次の実験についてAIが決定する場合、研究者は9つの異なるポリシーをテストしました。シリーズのリクエストを通じて、人工化学者は3つの異なる出力パラメーターの最適な量子ドット材料を特定するよう求められました。

結果は、1時間30分以内に最適な量子ドットを特定できることを示しました。しかし、事前の知識を得た後、その時間は10〜15分に短縮されました。

「人工化学者によって可能な自律的な材料研究開発は、材料開発と製造の未来を形作り変えることができます」とアボルハサニは述べています。「現在、私は技術を研究所から産業界に移行するためのパートナーを探しています。」