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2020/6/23 13:06:25
具有衆多反應參數、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複雜的挑戰之一,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,研究人员证明了人工化學家可以在15分鍾或更短的時間內識別並産生任何顔色的最佳量子點。量子點是膠體半導體納米晶體,廣泛應用于LED顯示器等産品中。之後研究人員注意到,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,人工化學家專爲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,人工化學家会通过智能分析和計算,选择消耗最少的原材料和合成方式,并通过自主實驗来确定最佳方案。与流行的“机器学习”不同,人工化學家既有记录数据并用来确定下一个實驗的“大脑”,又有执行實驗和确认實驗结果的“身体”。人工化學家采用了Abolhasani實驗室开发的自动Nanocrystal工厂和NanoRobo流动合成平台。目前的测试证明它每天可以运行至少500个量子点合成實驗。

 

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个實驗或大约一个半小时内找到最佳量子点。因为每次實驗产生的数据都有助于优化下一次實驗条件的设置,通过多次的“学习”和實驗,它可以把實驗时间缩短至10到15分钟,为新特性确定最佳材料。同時,人工化學家还可以快速确定给定一组起始化学前体的材料特性边界,或许化学家和材料学家将无需再浪费时间探索不同的合成条件。
以往的人工智能大部分生活在硬盤和內存裏,人工化學家则突破了“次元壁”,能直接将自己的“想法”在现实世界中通过物理手段来验证。很多科研工作是相当枯燥的,繁琐、重复的實驗填满了日程表。如果这种可以24小时工作并且还能有点“小創新“、“小突破”机器人研究员得到进一步的发展,未来人类的科技工作也许需要重新定义了——每天只是萧规曹随,在前人已有的框架内小修小补而缺乏创新和突破的所谓“科研人员”,无论是實驗员还是“专家”“教授”,都可能失去他们的岗位。而那些从未停止“仰望星空”的人,则会迎来一个崭新的时代。
 

參考文獻:

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

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