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機器化學(xué)家“小來”用火星隕石智能創(chuàng)制出產(chǎn)氧催化劑
2023-11-14 15:19:19   來源:科技日報

   14日,記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校羅毅、江俊、尚偉偉教授團(tuán)隊與深空探測實驗室張哲研究員等合作,采用中國科大機器化學(xué)家“小來”系統(tǒng),高效融合人工智能和自動化機器實驗,利用火星隕石制備出了實用的產(chǎn)氧電催化劑,在兩個月內(nèi)就完成了需要窮舉兩千年才能完成的復(fù)雜優(yōu)化工作。11月14日該成果發(fā)表在國際期刊《自然·合成》上,并被編輯選為當(dāng)期熱點論文予以專門推薦。

移居火星,是人類的夢想。然而首先要克服的,是缺乏氧氣的火星環(huán)境。火星上存在水資源的可能,為利用太陽能驅(qū)動的電催化析氧反應(yīng)制備氧氣提供了機遇,由于人類無法在無氧的火星環(huán)境下長期生存,在火星上就地取材創(chuàng)制催化劑成為一道難以逾越的屏障。

   據(jù)介紹,“小來”通過其精準(zhǔn)的自動化操作能力,能夠執(zhí)行高通量實驗任務(wù),與此同時其“計算大腦”同步進(jìn)行量子化學(xué)仿真模擬,通過融合理論大數(shù)據(jù)和實驗小數(shù)據(jù)產(chǎn)生具有預(yù)測能力的機器學(xué)習(xí)模型,最終調(diào)用貝葉斯優(yōu)化算法預(yù)測并機器驗證全局最優(yōu)的催化劑配方。這種理實交融的研究范式極大地加速了新材料發(fā)現(xiàn)過程,能夠從數(shù)百萬種可能配方中迅速識別最佳組合。

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   機器化學(xué)家系統(tǒng)利用火星隕石實現(xiàn)產(chǎn)氧催化劑無人化創(chuàng)制的工作流程,系統(tǒng)包括移動機器人、計算大腦、云服務(wù)器和多個不同功能的化學(xué)工作站。內(nèi)外雙循環(huán)的機器自動化過程集成了從原料準(zhǔn)備、樣品合成、性能表征和配方優(yōu)化步驟。中國科大供圖

    該研究成果成功展示了在地外星系上因地制宜創(chuàng)制化學(xué)品的智能化全流程,為未來地外文明探索提供了新的技術(shù)手段,對我國在未來月球、火星空間站上實現(xiàn)星際資源的原位綜合利用建立了獨特的方案。國際審稿人評價:“本文報道了通過機器化學(xué)家系統(tǒng)在火星上合成OER催化劑的令人興奮的方法”,“作為人工智能和自動化相結(jié)合的典型案例,在充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境下設(shè)計和制造復(fù)雜材料”。


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