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2020/6/23 13:06:25
具有众多反应参数、阶段和路线的先进纳米材料的最佳合成方案是现代胶体科学最复杂的挑战之一,研究人员从制定可能的技术路线到验证其可行性,需要长时间的计算实验如今开发人员所研制的人工化学家则有可能把这一过程完全自动化。
 
在概念性实验中,研究人员证明了人工化学家可以在15分钟或更短的时间内识别并产生任何颜色的最佳量子点。量子点是胶体半导体纳米晶体,广泛应用于LED显示器等产品中。之后研究人员注意到,人工化学家可以识别出满足任何一组可测量特性的最佳材料,而不仅仅是量子点。目前,人工化学家专为溶液加工的材料而设计—意味着它适用于可以使用液体化学前体制造的材料。溶液加工的材料包括高价值的材料,例如量子点,金属/金属氧化物纳米粒子,金属有机物框架(MOF)等。

研究人员只需提出一组最终材料具有的特性和参数,人工化学家会通过智能分析和计算,选择消耗最少的原材料和合成方式,并通过自主实验来确定最佳方案。与流行的“机器学习”不同,人工化学家既有记录数据并用来确定下一个实验的“大脑”,又有执行实验和确认实验结果的“身体”。人工化学家采用了Abolhasani实验室开发的自动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个量子点合成实验。

 

研究人员测试了九种不同的策略,发现即便是从零开始,人工化学家也可以在25个实验或大约一个半小时内找到最佳量子点。因为每次实验产生的数据都有助于优化下一次实验条件的设置,通过多次的“学习”和实验,它可以把实验时间缩短至10到15分钟,为新特性确定最佳材料。同时,人工化学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盘和内存里,人工化学家则突破了“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、重复的实验填满了日程表。如果这种可以24小时工作并且还能有点“小创新“、“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”,无论是实验员还是“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。
 

参考文献:

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

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

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