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AI機(jī)器人自主發(fā)現(xiàn)激光新材料！
2024年05月20日 11:16:29
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：8801
5月16日，研究人員在《科學(xué)》上發(fā)表文章，報(bào)道了由上述工作合成的一種能以創(chuàng)紀(jì)錄效率發(fā)射激光的化合物。它連同該聯(lián)盟近期的其他成果表明，在某些領(lǐng)域，自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室能超越最優(yōu)秀的科學(xué)家，找到被人類錯(cuò)過的發(fā)現(xiàn)。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】創(chuàng)造新的分子和材料通常是緩慢而困難的，研究人員不僅必須探索制造分子的無數(shù)配方，還必須探索不同的反應(yīng)條件。他們必須在每一步測試新化合物，并評(píng)估擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和將材料組裝到設(shè)備中的方案。因此，人工智能驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室對(duì)于開發(fā)新藥、工業(yè)催化劑以及能源和減排技術(shù)的吸引力顯而易見。
過去10年間，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)利用機(jī)器人使許多重復(fù)的步驟自動(dòng)化。例如，2015年，美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校的化學(xué)家Martin Burke推出了一種合成小分子的自動(dòng)化系統(tǒng)。后來，通過引入AI，研究人員添加了反饋回路，使新化合物的表征數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)下一步的合成。而發(fā)現(xiàn)新材料并將其組裝成設(shè)備則需要機(jī)器人在更多步驟中實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，但很難在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)擁有所有的工具，完成所有的步驟。
5月16日，研究人員在《科學(xué)》上發(fā)表文章，報(bào)道了由上述工作合成的一種能以創(chuàng)紀(jì)錄效率發(fā)射激光的化合物。它連同該聯(lián)盟近期的其他成果表明，在某些領(lǐng)域，自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室能超越最優(yōu)秀的科學(xué)家，找到被人類錯(cuò)過的發(fā)現(xiàn)。
來自多倫多大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校、不列顛哥倫比亞大學(xué)、波蘭科學(xué)院等組成的33位科學(xué)家合作，提出了一種基于云的策略，該策略支持非本地化和異步的設(shè)計(jì)-制造-測試-分析周期。
研究團(tuán)隊(duì)專注于一個(gè)特定的目標(biāo)：發(fā)現(xiàn)可以發(fā)射高純激光的有機(jī)化合物。這種材料可以制成薄而柔軟的發(fā)光薄膜，為先進(jìn)顯示器和電信設(shè)備供能。
在研究過程中，格拉斯哥大學(xué)和不列顛哥倫比亞大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室制作了許多方糖大小的材料結(jié)構(gòu)塊。它們被送到Burke和Aspuru Guzik的研究小組，在那里被機(jī)器人以不同的組合方式編織成候選發(fā)射器。接著，這些候選發(fā)射器被送往不列顛哥倫比亞大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，表征其在溶液中的發(fā)光特性，并確定其中表現(xiàn)最好的發(fā)射器合成和純化制造所需的大量物質(zhì)。隨后，這些材料幾克為一批地運(yùn)往九州大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，被納入工作激光器中，進(jìn)行性能測試。
而上述整個(gè)操作流程都由一個(gè)基于云的AI平臺(tái)監(jiān)督。該平臺(tái)從每個(gè)實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，并將反饋數(shù)據(jù)納入后續(xù)迭代中。而這一過程中的瓶頸主要在物流運(yùn)輸上，因?yàn)橐皶r(shí)將化合物運(yùn)往世界各地的實(shí)驗(yàn)室。
該研究共產(chǎn)生了621種新化合物，發(fā)現(xiàn)了21種最先進(jìn)的新材料，還有一種比任何其他有機(jī)材料更有效地發(fā)射藍(lán)色激光。這一壯舉表明，在某些領(lǐng)域，自動(dòng)駕駛實(shí)驗(yàn)室可以超越最優(yōu)秀的科學(xué)家，發(fā)現(xiàn)人類所錯(cuò)過的東西。
目前，該研究以「Delocalized, asynchronous, closed-loop discovery of organic laser emitters」為題，于2024年5月17日發(fā)布在《Science》。
(資料來源：中國科學(xué)報(bào))
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