“Kunstig Kjemiker” Utfører Kjemiske Reaksjoner

Kunstig intelligens (KI) er på vei inn i alle fag, inkludert kjemi. I den seneste innovasjonen har forskere fra North Carolina State University og University at Buffalo utviklet en ny teknologi kalt “Kunstig Kjemiker”. Teknologien bruker kunstig intelligens og et automatisert system for å utføre kjemiske reaksjoner, som deretter akselerer forskning, utvikling og produksjon av kommersielle materialer.

Artikkelen med tittelen “Kunstig Kjemiker: En Autonom Quantum Dot Synthese-Bot” er publisert i Advanced Materials.

Bevis for Konsept-Eksperimenter

Forskerne demonstrerte i bevis for konsept-eksperimenter at verktøyet kan identifisere og produsere de beste mulige kvantepunkter for enhver farge. Det kan gjøre dette innen 15 minutter eller mindre. Kvantepunkter brukes i applikasjoner som LED-skjermer og er koloidale halvlederkristaller.

Ifølge forskerne er Kunstig Kjemiker også i stand til å identifisere det beste materialet for en rekke målbare egenskaper, og ikke bare kvantepunkter.

Milad Abolhasani er en assistentprofessor i kjemisk og biomolekylær ingeniørkunst ved NC State og en korresponderende forfatter av artikkelen.

“Kunstig Kjemiker er et virkelig autonomt system som kan intelligently navigere gjennom det kjemiske universet,” sier Abolhasani. “For øyeblikket er Kunstig Kjemiker designet for løsning-behandlede materialer – det vil si at det fungerer for materialer som kan lages ved hjelp av flytende kjemiske forløpere. Løsning-behandlede materialer inkluderer høyverdimaterialer som kvantepunkter, metall/metalloksidnanopartikler, metallorganiske rammer (MOF) og så videre.

“Kunstig Kjemiker er lignende en selvkjørende bil, men en selvkjørende bil har i alle fall en begrenset mengde ruter å velge mellom for å nå sitt forhåndsvalgte destinasjon. Med Kunstig Kjemiker gir du det en sett med ønskede parametre, som er egenskapene du ønsker det endelige materialet skal ha. Kunstig Kjemiker må finne ut alt annet, som hva de kjemiske forløperne vil være og hva den syntetiske ruten vil være, samtidig som det minimiserer forbruket av disse kjemiske forløperne.

“Resultatet er en fullstendig autonom materialeutviklingsteknologi som ikke bare hjelper deg med å finne den ideelle løsningen-behandlede materialet raskere enn noen teknikk som for tiden er i bruk, men den gjør det også ved å bruke små mengder kjemiske forløpere. Det reduserer betydelig avfall og gjør materialetutviklingsprosessen mye mindre kostbar.”

“Kroppen” og “Hjernen”

Kunstig Kjemiker kan utføre eksperimenter og registrere eksperimentelle resultater, samt registrere data og bestemme neste eksperiment.

Kunstig Kjemikers “kropp” inkorporerte og automatiserte to spesifikke flyt-synteseplattformer i sin proof-of-concept-testing: Nanocrystal Factory og NanoRobo. Mens teknologien kunne kjøre 500 kvantepunktsyntese-eksperimenter hver dag, tror Abolhasani at tallet kunne være 1 000.

“Hjernen” i Kunstig Kjemiker er et KI-program som kan karakterisere materialene som syntetiseres av kroppen. Dataene brukes deretter til å gjøre autonome beslutninger om eksperimentelle betingelser for neste eksperiment. Disse beslutningene handler om hva som er den mest effektive ruten for å oppnå de beste materialegenskapene.

Kunstig Kjemiker forbedrer sin evne til å identifisere riktig materiale over tid ved å lagre data som genereres fra hver forespørsel den mottar.

Når det gjelder KI som bestemmer hva neste eksperiment skal være, testet forskerne ni forskjellige politikker. Gjennom en rekke forespørsler, ble Kunstig Kjemiker bedt om å identifisere det beste kvantepunktmaterialet for tre forskjellige utgangsparametre.

Resultatene viste at det kunne identifisere det beste kvantepunktet innen en og en halv time. Imidlertid ble denne tiden redusert ned til 10 til 15 minutter etter at det hadde forhåndskunnskap.

“Jeg tror at autonom materialeutvikling og -forskning som muliggjøres av Kunstig Kjemiker kan forme fremtiden for materialetutvikling og produksjon,” sa Abolhasani. “Jeg søker nå etter partnere som kan hjelpe oss med å overføre teknikken fra laboratoriet til den industrielle sektoren.”