北卡羅萊納州立大學(xué)和布法羅大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了*種稱(chēng)為“人工化學(xué)*”的技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了人工智能（AI）和用于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，以加快研發(fā)和生產(chǎn)商業(yè)所需材料的速度。

 

　　在概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，研究人員證明了Artist Chemist可以在15分鐘或更短的時(shí)間內(nèi)識(shí)別并產(chǎn)生任何顏色的*佳量子點(diǎn)。量子點(diǎn)是膠體半導(dǎo)體納米晶體，其用于諸如LED顯示器之類(lèi)的應(yīng)用中。

 

　　但是，研究人員很快注意到，Artist Chemist可以識(shí)別出滿(mǎn)足任何*組可測(cè)量特性的*佳材料，而不僅僅是量子點(diǎn)。

 

 

　　“人工化學(xué)*是*個(gè)真正的自治系統(tǒng)，可以智能地瀏覽化學(xué)**。”該論文的通訊作者，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)化學(xué)與生物分子工程學(xué)助理教授米拉德·阿博哈薩尼說(shuō)。“目前，Artist Chemist是為溶液處理的材料而設(shè)計(jì)的-這意味著它適用于可以使用液體化學(xué)前體制造的材料。溶液處理的材料包括諸如量子點(diǎn)，金屬/金屬氧化物納米粒子，金屬有機(jī)骨架之類(lèi)的高價(jià)值材料。 （MOF），等等。

 

　　“人工化學(xué)*類(lèi)似于自動(dòng)駕駛汽車(chē)，但是自動(dòng)駕駛汽車(chē)至少要有*定數(shù)量的路線可供選擇，才能到達(dá)其預(yù)*選擇的目的地。使用人工化學(xué)*，您可以給它提供*套所需的參數(shù)，即您希望*終材料具有的特性，人工化學(xué)*必須弄清楚其他所有內(nèi)容，例如化學(xué)前體是什么以及合成路線是什么，同時(shí)*大程度地減少這些化學(xué)前體的消耗。

 

　　“*終結(jié)果是*種完全自主的材料開(kāi)發(fā)技術(shù)，它不僅可以幫助您比目前使用的任何技術(shù)更快地找到理想的溶液加工材料，而且可以使用*少量的化學(xué)前體來(lái)實(shí)現(xiàn)。這大大減少了浪費(fèi)，并降低了制造成本。材料開(kāi)發(fā)過(guò)程便宜得多。”

 

　　人工化學(xué)*既有執(zhí)行實(shí)驗(yàn)和感應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“身體”，又有記錄數(shù)據(jù)并用來(lái)確定下*個(gè)實(shí)驗(yàn)的“大腦”。

 

　　為了進(jìn)行概念驗(yàn)證測(cè)試，Artist Chemist的身體采用了Abolhasani實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的自動(dòng)Nanocrystal工廠和NanoRobo流動(dòng)合成平臺(tái)。盡管Abolhasani估計(jì)它可以運(yùn)行多達(dá)1000個(gè)量子點(diǎn)，但人造化學(xué)*平臺(tái)已證明它每天可以運(yùn)行500個(gè)量子點(diǎn)合成實(shí)驗(yàn)。

 

　　人工化學(xué)*的大腦是*個(gè)AI程序，用于表征人體合成的材料，并使用該數(shù)據(jù)對(duì)下*組實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行自主決策。它的決定基于確定的內(nèi)容，該決定將*有效地將其移向具有所需特性和性能指標(biāo)的*佳材料組成。

 

　　Abolhasani說(shuō)：“我們?cè)噲D模仿人們?cè)跊Q策時(shí)使用的過(guò)程，但是效率更高。”

 

　　例如，人工化學(xué)*允許“知識(shí)轉(zhuǎn)移”，這意味著它存儲(chǔ)從收到的每個(gè)請(qǐng)求生成的數(shù)據(jù)，從而加快了識(shí)別下*個(gè)任務(wù)候選材料的過(guò)程。換句話(huà)說(shuō)，隨著時(shí)間的推移，人工化學(xué)*變得越來(lái)越聰明，更快，可以識(shí)別出正確的材料。

 

　　為了驗(yàn)證概念，研究人員測(cè)試了九種不同的策略，以說(shuō)明AI如何使用數(shù)據(jù)來(lái)決定下*個(gè)實(shí)驗(yàn)是什么。然后，他們提出了*系列要求，每次要求“人工化學(xué)*”確定*適合三種不同輸出參數(shù)的量子點(diǎn)材料。

 

　　Abolhasani說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)了*項(xiàng)政策，即使沒(méi)有*驗(yàn)知識(shí)，也可以在25個(gè)實(shí)驗(yàn)或大約*個(gè)半小時(shí)內(nèi)找到*佳量子點(diǎn)。” “但是，*旦人工化學(xué)*具備了*驗(yàn)知識(shí)（即已經(jīng)處理了*個(gè)或多個(gè)目標(biāo)材料要求），它便可以在10至15分鐘內(nèi)為新特性確定*佳材料。

 

　　“我們發(fā)現(xiàn)，人工化學(xué)*還可以快速確定給定*組起始化學(xué)前體的材料特性邊界，因此化學(xué)*和材料科學(xué)*無(wú)需浪費(fèi)時(shí)間探索不同的合成條件。

 

　　Abolhasani說(shuō)：“我相信，由人工化學(xué)*進(jìn)行的自主材料研發(fā)可以重塑材料開(kāi)發(fā)和制造的未來(lái)。” “我現(xiàn)在正在尋找合作伙伴，以幫助我們將這項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到工業(yè)*域。”