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制造业

“人工化学家”进行化学反应

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人工智能(AI)正在进入包括化学在内的各个领域。在最新的创新中,北卡罗来纳州立大学和布法罗大学的研究人员开发了一种称为“人工化学家”的新技术。该技术使用人工智能和自动化系统进行化学反应,从而加速了商业材料的研究,开发和制造。 

标题为“人工化学家:自主的量子点合成机器人,发表在 先进材料。 

概念验证实验

研究人员在概念验证实验中证明了该工具可以识别并产生任何颜色的最佳量子点。它能够在15分钟或更短的时间内完成此操作。量子点用于LED显示器等应用中,是胶体半导体纳米晶体。

根据研究人员的说法,人工化学家还能够识别出具有各种可测量特性的最佳材料,而不仅仅是量子点。 

Milad Abolhasani是北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程的助理教授,也是该论文的通讯作者。 

“人工化学家是一个真正的自治系统,可以智能地在化学世界中导航,”阿博哈桑说。 “目前,Artificial Chemist专为固溶处理材料而设计,这意味着它适用于可以使用液态化学前体制造的材料。溶液处理的材料包括高价值的材料,例如量子点,金属/金属氧化物纳米颗粒,金属有机骨架(MOF)等。

“人工化学家类似于自动驾驶汽车,但是自动驾驶汽车至少要有一定数量的路线可供选择,才能到达其预先选择的目的地。使用“人工化学家”,您可以为它提供一组所需的参数,这些参数就是您希望最终材料具有的特性。人工化学家必须弄清楚其他所有情况,例如化学前体是什么以及合成路线是什么,同时将这些化学前体的消耗降至最低。

“最终结果是一种完全自主的材料开发技术,它不仅可以帮助您比目前使用的任何技术更快地找到理想的溶液加工材料,而且可以使用少量的化学前体来实现。这大大减少了浪费,并使材料开发过程的成本大大降低。”

“身体”和“大脑” 

人工化学家能够执行实验并感测实验结果,并记录数据并确定下一个实验。 

人工化学家的“身体”在其概念验证测试中结合并自动化了两个特定的流动合成平台:Nanocrystal Factory和NanoRobo。尽管这项技术每天可以运行500个量子点合成实验,但Abolhasani认为这个数字可能是1000。 

人工化学家的“大脑”是一个AI程序,能够表征人体合成的材料。然后,该数据将用于针对下一个实验的实验条件做出自主决策。这些决定围绕着实现最佳材料成分的最有效途径。 

人工化学家通过存储从收到的每个请求中生成的数据,可以提高其随时间推移识别正确材料的能力。 

关于AI决定下一个实验是什么时,研究人员测试了9种不同的策略。通过一系列要求,要求人工化学家为三种不同的输出参数确定最佳的量子点材料。 

结果表明,它能够在一个半小时内识别出最佳量子点。但是,在有了先验知识之后,该时间减少到10至15分钟。  

“相信自主材料R&人工化学家启用的D可以重塑材料开发和制造的未来,” Abolhasani said. “I’m现在正在寻找合作伙伴,以帮助我们将技术从实验室转移到工业领域。”