L’intelligenza artificiale (AI) si sta facendo strada in ogni campo, compresa la chimica. Nell’ultima innovazione, i ricercatori della North Carolina State University e dell’Università di Buffalo hanno sviluppato una nuova tecnologia chiamata “Chimico artificiale”. La tecnologia utilizza l’intelligenza artificiale e un sistema automatizzato per eseguire reazioni chimiche, che accelerano la ricerca, lo sviluppo e la produzione di materiali commerciali.
L’articolo intitolato ” Artificial Chemist: An Autonomous Quantum Dot Synthesis Bot “, è pubblicato in Advanced Materials.
Prove di esperimenti concettuali
I ricercatori hanno dimostrato in prove di esperimenti concettuali che lo strumento è in grado di identificare e produrre i migliori punti quantici possibili per qualsiasi colore. È in grado di farlo entro 15 minuti o meno. I punti quantici sono utilizzati in applicazioni come i display a LED e sono nanocristalli di semiconduttori colloidali.
Secondo i ricercatori, il chimico artificiale è anche in grado di identificare il materiale migliore per una varietà di proprietà misurabili anziché solo punti quantici.
Milad Abolhasani è un assistente professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso lo Stato NC e un corrispondente autore del documento.
“Il chimico artificiale è un sistema veramente autonomo in grado di navigare in modo intelligente attraverso l’universo chimico”, afferma Abolhasan. “Attualmente, il chimico artificiale è progettato per materiali elaborati con soluzioni, il che significa che funziona con materiali che possono essere realizzati utilizzando precursori chimici liquidi. I materiali elaborati con soluzioni comprendono materiali di alto valore come punti quantici, nanoparticelle di ossido metallo / metallo, strutture metalliche organiche (MOF) e così via.
“Il chimico artificiale è simile a un’auto a guida autonoma, ma un’auto a guida autonoma ha almeno un numero finito di percorsi tra cui scegliere per raggiungere la destinazione preselezionata. Con Chimico Artificiale, gli dai una serie di parametri desiderati, che sono le proprietà che vuoi che il materiale finale abbia. Il chimico artificiale deve capire tutto il resto, ad esempio quali saranno i precursori chimici e quale sarà la via sintetica, riducendo al minimo il consumo di tali precursori chimici.
“Il risultato finale è una tecnologia di sviluppo dei materiali completamente autonoma che non solo ti aiuta a trovare il materiale elaborato in soluzione ideale più rapidamente di qualsiasi tecnica attualmente in uso, ma lo fa usando minuscole quantità di precursori chimici. Ciò riduce significativamente gli sprechi e rende il processo di sviluppo dei materiali molto meno costoso. “
Il “corpo” e il “cervello”
Il chimico artificiale è in grado di eseguire esperimenti e rilevare i risultati sperimentali, nonché di registrare i dati e determinare l’esperimento successivo.
Il “corpo” del Chimico Artificiale ha incorporato e automatizzato due piattaforme specifiche di sintesi del flusso nei suoi test di proof-of-concept: Nanocrystal Factory e NanoRobo. Mentre la tecnologia è stata in grado di eseguire 500 esperimenti di sintesi di punti quantici ogni giorno, Abolhasani ritiene che il numero potrebbe essere 1.000.
Il “cervello” del chimico artificiale è un programma di intelligenza artificiale in grado di caratterizzare i materiali che vengono sintetizzati dal corpo. I dati vengono quindi utilizzati per prendere decisioni autonome sulle condizioni sperimentali per il prossimo esperimento. Queste decisioni ruotano attorno a qual è il percorso più efficiente per ottenere le migliori composizioni materiali.
Il chimico artificiale migliora la sua capacità di identificare nel tempo il materiale giusto memorizzando i dati generati da ogni richiesta che riceve.
Quando si tratta dell’IA che decide quale sarà il prossimo esperimento, i ricercatori hanno testato nove diverse politiche. Attraverso una serie di richieste, al chimico artificiale è stato chiesto di identificare il miglior materiale a punti quantici per tre diversi parametri di output.
I risultati hanno mostrato che è stato in grado di identificare il miglior punto quantico entro un’ora e mezza. Tuttavia, quel tempo è stato ridotto a 10-15 minuti dopo aver avuto conoscenza preliminare.
“Credo che la ricerca e sviluppo di materiali autonomi consentiti dal chimico artificiale possano riformare il futuro dello sviluppo e della produzione dei materiali”, ha affermato Abolhasani. “Ora sto cercando partner per aiutarci a trasferire la tecnica dal laboratorio al settore industriale.”
