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實(shí)驗(yàn)員要下崗？一天能做500個(gè)實(shí)驗(yàn)的人工化學(xué)家問世！

2020/6/23 13:06:25
具有眾多反應(yīng)參數(shù)、階段和路線的先進(jìn)納米材料的最佳合成方案是現(xiàn)代膠體科學(xué)最復(fù)雜的挑戰(zhàn)之一，研究人員從制定可能的技術(shù)路線到驗(yàn)證其可行性，需要長時(shí)間的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)。如今開發(fā)人員所研制的人工化學(xué)家則有可能把這一過程完全自動(dòng)化。
 
在概念性實(shí)驗(yàn)中，研究人員證明了人工化學(xué)家可以在15分鐘或更短的時(shí)間內(nèi)識別并產(chǎn)生任何顏色的最佳量子點(diǎn)。量子點(diǎn)是膠體半導(dǎo)體納米晶體，廣泛應(yīng)用于LED顯示器等產(chǎn)品中。之后研究人員注意到，人工化學(xué)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(diǎn)。目前，人工化學(xué)家專為溶液加工的材料而設(shè)計(jì)—意味著它適用于可以使用液體化學(xué)前體制造的材料。溶液加工的材料包括高價(jià)值的材料，例如量子點(diǎn)，金屬/金屬氧化物納米粒子，金屬有機(jī)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(shù)，人工化學(xué)家會(huì)通過智能分析和計(jì)算，選擇消耗最少的原材料和合成方式，并通過自主實(shí)驗(yàn)來確定最佳方案。與流行的“機(jī)器學(xué)習(xí)”不同，人工化學(xué)家既有記錄數(shù)據(jù)并用來確定下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的“大腦”，又有執(zhí)行實(shí)驗(yàn)和確認(rèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“身體”。人工化學(xué)家采用了Abolhasani實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的自動(dòng)Nanocrystal工廠和NanoRobo流動(dòng)合成平臺。目前的測試證明它每天可以運(yùn)行至少500個(gè)量子點(diǎn)合成實(shí)驗(yàn)。

 

研究人員測試了九種不同的策略，發(fā)現(xiàn)即便是從零開始，人工化學(xué)家也可以在25個(gè)實(shí)驗(yàn)或大約一個(gè)半小時(shí)內(nèi)找到最佳量子點(diǎn)。因?yàn)槊看螌?shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都有助于優(yōu)化下一次實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)置，通過多次的“學(xué)習(xí)”和實(shí)驗(yàn)，它可以把實(shí)驗(yàn)時(shí)間縮短至10到15分鐘，為新特性確定最佳材料。同時(shí)，人工化學(xué)家還可以快速確定給定一組起始化學(xué)前體的材料特性邊界，或許化學(xué)家和材料學(xué)家將無需再浪費(fèi)時(shí)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(nèi)存里，人工化學(xué)家則突破了“次元壁”，能直接將自己的“想法”在現(xiàn)實(shí)世界中通過物理手段來驗(yàn)證。很多科研工作是相當(dāng)枯燥的，繁瑣、重復(fù)的實(shí)驗(yàn)填滿了日程表。如果這種可以24小時(shí)工作并且還能有點(diǎn)“小創(chuàng)新“、“小突破”的機(jī)器人研究員得到進(jìn)一步的發(fā)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(guī)曹隨，在前人已有的框架內(nèi)小修小補(bǔ)而缺乏創(chuàng)新和突破的所謂“科研人員”，無論是實(shí)驗(yàn)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(huì)迎來一個(gè)嶄新的時(shí)代。
 

參考文獻(xiàn)：

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

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