“Artificial Chemist” Wykonuje Reakcje Chemiczne

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

Artykuł zatytułowany „Artificial Chemist: An Autonomous Quantum Dot Synthesis Bot” został opublikowany w Advanced Materials.

Doświadczenia Dowodowe

Naukowcy udowodnili w doświadczeniach dowodowych, że narzędzie może identyfikować i wytwarzać najlepsze możliwe kwantowe kropki dla każdego koloru. Potrafi to zrobić w ciągu 15 minut lub krócej. Kwantowe kropki są stosowane w aplikacjach takich jak wyświetlacze LED i są koloidalnymi półprzewodnikowymi nanokryształami.

Zdaniem naukowców, Artificial Chemist jest również w stanie identyfikować najlepszy materiał dla różnych właściwości mierzalnych, a nie tylko kwantowych kropek.

Milad Abolhasani jest asystentem profesora inżynierii chemicznej i biomolekularnej na NC State i korespondencyjnym autorem artykułu.

„Artificial Chemist jest prawdziwie autonomicznym systemem, który może inteligentnie nawigować przez wszechświat chemiczny” – mówi Abolhasan. „Obecnie Artificial Chemist 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 kwantowe kropki, nanocząsteczki metalu/metalu tlenku, metalo-organicznymi strukturami (MOF) i tak dalej.

„Artificial Chemist jest podobny do samochodu bezzałogowego, ale samochód bezzałogowy ma co najmniej skończoną liczbę tras do wyboru, aby dotrzeć do wcześniej wybranej destynacji. Z Artificial Chemist, podajesz mu zestaw pożądanych parametrów, które są właściwościami, które chcesz, aby materiał końcowy miał. Artificial Chemist musi wszystko inne, takie jak co będą prekursory chemiczne i jaki będzie syntetyczny szlak, przy minimalizowaniu zużycia tych prekursorów chemicznych.

„Rezultatem 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 niewielkich ilości prekursorów chemicznych. To znacznie redukuje odpadki i sprawia, że proces rozwoju materiałów jest znacznie mniej kosztowny”.

Ciało i „Mózg”

Artificial Chemist jest w stanie przeprowadzać doświadczenia i odczytywać wyniki doświadczeń, a także rejestrować dane i określać następne doświadczenie.

„Ciało” Artificial Chemist składa się z dwóch specyficznych platform syntezy przepływowej, które zostały zautomatyzowane w teście proof-of-concept: Nanocrystal Factory i NanoRobo. Podczas gdy technologia była w stanie uruchomić 500 eksperymentów syntezy kwantowych kropek każdego dnia, Abolhasan uważa, że liczba ta mogłaby być 1000.

„Mózg” Artificial Chemist to program AI, który jest w stanie charakteryzować materiały, które są syntetyzowane przez ciało. Dane są następnie wykorzystywane do podejmowania autonomicznych decyzji dotyczących warunków eksperymentalnych dla następnego eksperymentu. Te decyzje dotyczą najbardziej efektywnej ścieżki do osiągnięcia najlepszych składów materiałowych.

Artificial Chemist poprawia swoją zdolność do identyfikacji odpowiedniego materiału w czasie, przechowując dane, które są generowane z każdego żądania, które otrzymuje.

Gdy chodzi o decyzję AI o tym, jaki będzie następny eksperyment, naukowcy przetestowali dziewięć różnych polityk. Przez serię żądań, Artificial Chemist został poproszony o identyfikację najlepszego materiału kwantowych kropek dla trzech różnych parametrów wyjściowych.

Wyniki pokazały, że był w stanie zidentyfikować najlepszą kwantową kropkę w ciągu jednej i pół godziny. Jednak czas ten został zredukowany do 10-15 minut po uzyskaniu wiedzy wcześniej.

“Uważam, że autonomiczne badania i rozwój materiałów umożliwione przez Artificial Chemist mogą zmienić przyszłość rozwoju i wytwarzania materiałów”, powiedział Abolhasan. “Teraz szukam partnerów, którzy pomogą nam przenieść tę technikę z laboratorium do sektora przemysłowego”.