2020/6/23 13:06:25
具有眾多反應參數、階段和路線的先進納米材料的最佳合成方案是現代膠體科學最復雜的挑戰之一,研究人員從制定可能的技術路線到驗證其可行性,需要長時間的計算實驗。如今開發人員所研制的人工化學家則有可能把這一過程完全自動化。
 
在概念性實驗中,研究人員證明了人工化學家可以在15分鐘或更短的時間內識別并產生任何顏色的最佳量子點。量子點是膠體半導體納米晶體,廣泛應用于LED顯示器等產品中。之后研究人員注意到,人工化學家可以識別出滿足任何一組可測量特性的最佳材料,而不僅僅是量子點。目前,人工化學家專為溶液加工的材料而設計—意味著它適用于可以使用液體化學前體制造的材料。溶液加工的材料包括高價值的材料,例如量子點,金屬/金屬氧化物納米粒子,金屬有機物框架(MOF)等。

研究人員只需提出一組最終材料具有的特性和參數,人工化學家會通過智能分析和計算,選擇消耗最少的原材料和合成方式,并通過自主實驗來確定最佳方案。與流行的“機器學習”不同,人工化學家既有記錄數據并用來確定下一個實驗的“大腦”,又有執行實驗和確認實驗結果的“身體”。人工化學家采用了Abolhasani實驗室開發的自動Nanocrystal工廠和NanoRobo流動合成平臺。目前的測試證明它每天可以運行至少500個量子點合成實驗。

 

研究人員測試了九種不同的策略,發現即便是從零開始,人工化學家也可以在25個實驗或大約一個半小時內找到最佳量子點。因為每次實驗產生的數據都有助于優化下一次實驗條件的設置,通過多次的“學習”和實驗,它可以把實驗時間縮短至10到15分鐘,為新特性確定最佳材料。同時,人工化學家還可以快速確定給定一組起始化學前體的材料特性邊界,或許化學家和材料學家將無需再浪費時間探索不同的合成條件。
以往的人工智能大部分生活在硬盤和內存里,人工化學家則突破了“次元壁”,能直接將自己的“想法”在現實世界中通過物理手段來驗證。很多科研工作是相當枯燥的,繁瑣、重復的實驗填滿了日程表。如果這種可以24小時工作并且還能有點“小創新“、“小突破”機器人研究員得到進一步的發展,未來人類的科技工作也許需要重新定義了——每天只是蕭規曹隨,在前人已有的框架內小修小補而缺乏創新和突破的所謂“科研人員”,無論是實驗員還是“專家”“教授”,都可能失去他們的崗位。而那些從未停止“仰望星空”的人,則會迎來一個嶄新的時代。
 

參考文獻:

1.http://www.bio1000.com/qiye/202006/0559732.html

2.http://dx.doi.org/10.1002/adma.202001626

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