นักเคมีเทียม “Artificial Chemist” ทดลองปฏิกิริยาเคมี

ปัญญาประดิษฐ์ (AI) กำลังเข้ามาในทุกๆ สาขา รวมถึงเคมี ในนวัตกรรมล่าสุด นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยรัฐนอร์ทแคโรไลนา และมหาวิทยาลัยบัฟฟาโล ได้พัฒนาเทคโนโลยีใหม่เรียกว่า “Artificial Chemist” เทคโนโลยีนี้ใช้ปัญญาประดิษฐ์และระบบอัตโนมัติในการทดลองปฏิกิริยาเคมี ซึ่งจะเร่งการวิจัย พัฒนา และผลิตวัสดุเชิงพาณิชย์

บทความที่มีชื่อว่า “Artificial Chemist: An Autonomous Quantum Dot Synthesis Bot” ตีพิมพ์ใน Advanced Materials

การทดลองแนวคิด

นักวิจัยได้แสดงให้เห็นในการทดลองแนวคิดว่าเครื่องมือนี้สามารถระบุและผลิตควอนตัมดอทที่ดีที่สุดสำหรับสีใดๆ ได้ภายใน 15 นาทีหรือน้อยกว่านั้น ควอนตัมดอทใช้ในแอปพลิเคชัน เช่น จอแสดงผล LED และเป็นนาโนคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์แบบคอลลอยด์

ตามนักวิจัย Artificial Chemist ยังสามารถระบุวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับคุณสมบัติที่วัดได้หลากหลาย ไม่ใช่แค่ควอนตัมดอทเท่านั้น

มิลาด อาบอลฮาซานี เป็นอาจารย์助理สาขาวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลที่ NC State และเป็นผู้เขียนบทความหลัก

“Artificial Chemist เป็นระบบอัตโนมัติที่สามารถนำทางผ่านจักรวาลเคมีได้อย่างชาญฉลาด” อาบอลฮาซานีกล่าว “ปัจจุบัน Artificial Chemist ได้รับการออกแบบสำหรับวัสดุที่สามารถผลิตได้โดยใช้สารเคมีเหลว – หมายความว่ามันทำงานสำหรับวัสดุที่สามารถผลิตได้โดยใช้สารเคมีเหลว ควอนตัมดอท อนุภาคนาโนเมทัล/เมทัลออกไซด์ โมเลกุลออร์แกนิก และอื่นๆ

“Artificial Chemist เหมือนกับรถยนต์ไร้คนขับ แต่รถยนต์ไร้คนขับ至少มีเส้นทางที่จำกัดในการเลือกเพื่อไปถึงจุดหมายปลายที่เลือกไว้ล่วงหน้า ด้วย Artificial Chemist คุณให้ข้อมูลพารามิเตอร์ที่ต้องการ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่คุณต้องการวัสดุปลายทางจะมี Artificial Chemist ต้องค้นหาทุกสิ่งอื่น เช่น สารเคมีเหลวที่จะใช้และเส้นทางสังเคราะห์จะเป็นอย่างไร ในขณะที่ลดการบริโภคสารเคมีเหลวเหล่านั้นให้เหลือน้อยที่สุด”

“ผลลัพธ์สุดท้ายคือเทคโนโลยีการพัฒนาวัสดุอัตโนมัติที่ไม่เพียงแต่ช่วยคุณหาวัสดุเหลวที่เหมาะสมได้เร็วกว่าวิธีการที่ใช้ในปัจจุบัน แต่ยังใช้สารเคมีเหลวเพียงเล็กน้อย ซึ่งลดของเสียและทำให้กระบวนการพัฒนาวัสดุมีค่าใช้จ่ายน้อยลงมาก”

“ร่างกาย” และ “สมอง”

Artificial Chemist สามารถทดลองและรับรู้ผลการทดลองได้ รวมทั้งบันทึกข้อมูลและกำหนดการทดลองต่อไป

“ร่างกาย” ของ Artificial Chemist รวมถึงแพลตฟอร์มสังเคราะห์แบบอัตโนมัติสองแบบในระหว่างการทดลองแนวคิด: Nanocrystal Factory และ NanoRobo ในขณะที่เทคโนโลยีนี้สามารถทดลองสังเคราะห์ควอนตัมดอทได้ 500 ครั้งต่อวัน อาบอลฮาซานีเชื่อว่าตัวเลขนั้นสามารถเพิ่มขึ้นเป็น 1,000 ได้

“สมอง” ของ Artificial Chemist คือโปรแกรม AI ที่สามารถอธิบายวัสดุที่สังเคราะห์โดยร่างกายได้ ข้อมูลนั้นจะถูกใช้ในการตัดสินใจอัตโนมัติเกี่ยวกับสภาพการทดลองสำหรับการทดลองครั้งถัดไป การตัดสินใจเหล่านั้นเกี่ยวข้องกับเส้นทางที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการบรรลุคุณสมบัติวัสดุชั้นยอด

Artificial Chemist ปรับปรุงความสามารถในการระบุวัสดุที่ถูกต้องเมื่อเวลาผ่านไปโดยการเก็บข้อมูลที่สร้างขึ้นจากทุกคำขอที่ได้รับ

เมื่อมันมาถึงการตัดสินใจของ AI เกี่ยวกับการทดลองครั้งถัดไป นักวิจัยได้ทดสอบนโยบายที่แตกต่างกัน 9 แบบ ผ่านชุดคำขอ Artificial Chemist ถูกขอให้ระบุวัสดุควอนตัมดอทที่ดีที่สุดสำหรับพารามิเตอร์เอาต์พุต 3 แบบ

ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่ามันสามารถระบุควอนตัมดอทที่ดีที่สุดภายใน 1.5 ชั่วโมง อย่างไรก็ตาม เวลานั้นลดลงเหลือ 10-15 นาทีหลังจากที่มีความรู้ล่วงหน้า

“ฉันเชื่อว่าการวิจัยและพัฒนาวัสดุอัตโนมัติที่ได้รับการสนับสนุนโดย Artificial Chemist สามารถเปลี่ยนแปลงอนาคตของการพัฒนาวัสดุและอุตสาหกรรมได้” อาบอลฮาซานีกล่าว “ตอนนี้ฉันกำลังมองหาพันธมิตรเพื่อช่วยเราในการถ่ายโอนเทคนิคนี้จากห้องปฏิบัติการไปยังภาคอุตสาหกรรม”