“Sztuczny Chemik” Przeprowadza Reakcje Chemiczne

Sztuczna inteligencja (AI) wkracza w każdą dziedzinę, w tym w chemię. W najnowszej innowacji, badacze z Uniwersytetu Stanu Karolina Północna i Uniwersytetu w Buffalo opracowali nową technologię o nazwie “Sztuczny Chemik”. Technologia ta wykorzystuje sztuczną inteligencję i zautomatyzowany system w celu przeprowadzania reakcji chemicznych, co przyspiesza badania, rozwój i wytwarzanie materiałów komercyjnych.

Artykuł zatytułowany „Sztuczny Chemik: Autonomiczny Bot Do Syntezy Kropel Kwantowych”, został opublikowany w Advanced Materials.

Eksperymenty Dowodowe

Badacze udowodnili w eksperymentach dowodowych, że narzędzie może identyfikować i wytwarzać najlepsze możliwe kropelki kwantowe dla dowolnego koloru. Potrafi to zrobić w ciągu 15 minut lub krócej. Kropelki kwantowe są stosowane w aplikacjach takich jak wyświetlacze LED i są koloidalnymi półprzewodnikowymi nanokrystalicznymi.

Zdaniem badaczy, Sztuczny Chemik jest również w stanie identyfikować najlepszy materiał dla różnych właściwości mierzalnych, a nie tylko kropelki kwantowe.

Milad Abolhasani jest asystentem profesora inżynierii chemicznej i bioinżynierii na NC State i współautorem artykułu.

„Sztuczny Chemik jest prawdziwie autonomicznym systemem, który może inteligentnie nawigować przez wszechświat chemiczny”, mówi Abolhasan. „Obecnie Sztuczny Chemik jest zaprojektowany dla materiałów przetwarzanych w roztworze – co oznacza, że działa dla materiałów, które można wytworzyć przy użyciu ciekłych prekursorów chemicznych. Materiały przetwarzane w roztworze obejmują materiały o wysokiej wartości, takie jak kropelki kwantowe, nano-cząsteczki metalu/metalu tlenku, metalo-organicznymi strukturami (MOF) itp.

„Sztuczny Chemik jest podobny do samochodu bez kierowcy, ale samochód bez kierowcy ma co najmniej skończoną liczbę tras do wyboru, aby dotrzeć do wcześniej wybranej destynacji. Z Sztucznym Chemikiem, podajesz mu zestaw pożądanych parametrów, które są właściwościami, których oczekujesz od końcowego materiału. Sztuczny Chemik musi wszystko inne, takie jak co będą prekursory chemiczne i jaki będzie syntetyczny szlak, przy minimalizowaniu zużycia tych prekursorów chemicznych.

„Końcowym wynikiem jest w pełni autonomiczna technologia rozwoju materiałów, która nie tylko pomaga znaleźć idealne rozwiązanie dla materiałów przetwarzanych w roztworze szybciej niż jakakolwiek technika obecnie w użyciu, ale robi to przy użyciu maleńkich ilości prekursorów chemicznych. To znacznie redukuje odpadki i sprawia, że proces rozwoju materiałów jest o wiele mniej kosztowny.”

“Ciało” i “Mózg”

Sztuczny Chemik jest w stanie przeprowadzać eksperymenty i odczuwać wyniki eksperymentów, a także rejestrować dane i określać następny eksperyment.

„Ciało” Sztucznego Chemika składa się z dwóch specyficznych platform syntezy przepływowej w teście dowodowym: Nanocrystal Factory i NanoRobo. Podczas gdy technologia była w stanie prowadzić 500 eksperymentów syntezy kropel kwantowych dziennie, Abolhasani uważa, że liczba ta mogłaby być 1000.

„Mózg” Sztucznego Chemika jest programem AI, który jest w stanie charakteryzować materiały, które są syntetyzowane przez ciało. Dane są następnie wykorzystywane do podejmowania autonomicznych decyzji o warunkach eksperymentalnych dla następnego eksperymentu. Te decyzje dotyczą najbardziej efektywnej ścieżki do osiągnięcia najlepszych składów materiałów.

Sztuczny Chemik poprawia swoją zdolność do identyfikacji odpowiedniego materiału w czasie, przechowując dane wygenerowane z każdego żądania, które otrzymuje.

Gdy chodzi o decyzję AI o tym, jaki będzie następny eksperyment, badacze przetestowali dziewięć różnych polityk. Poprzez serię żądań, Sztuczny Chemik został poproszony o identyfikację najlepszego materiału kropel kwantowych dla trzech różnych parametrów wyjściowych.

Wyniki pokazały, że był w stanie zidentyfikować najlepszą kropelkę kwantową w ciągu jednej i pół godziny. Jednak czas ten został zredukowany do 10-15 minut po tym, jak miał wiedzę wcześniej.

“Uważam, że autonomiczne badania i rozwój materiałów, umożliwione przez Sztucznego Chemika, mogą ukształtować przyszłość rozwoju i wytwarzania materiałów”, powiedział Abolhasani. “Teraz szukam partnerów, aby pomóc nam przenieść tę technikę z laboratorium do sektora przemysłowego.”