14日,記者從中國科學技術大學獲悉,該校羅毅、江俊、尚偉偉教授團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氧電催化劑,在兩個月內就完成了需要窮舉兩千年才能完成的復雜優(yōu)化工作。11月14日該成果發(fā)表在國際期刊《自然·合成》上,并被編輯選為當期熱點論文予以專門推薦。
機器化學家探索星際資源的原位利用示意圖。中國科大供圖
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?;鹦巧洗嬖谒Y源的可能,為利用太陽能驅動的電催化析氧反應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。
據介紹,“小來”通過其精準的自動化操作能力,能夠執(zhí)行高通量實驗任務,與此同時其“計算大腦”同步進行量子化學仿真模擬,通過融合理論大數據和實驗小數據產生具有預測能力的機器學習模型,最終調用貝葉斯優(yōu)化算法預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)現過程,能夠從數百萬種可能配方中迅速識別最佳組合。
機器化學家系統(tǒng)利用火星隕石實現產氧催化劑無人化創(chuàng)制的工作流程,系統(tǒng)包括移動機器人、計算大腦、云服務器和多個不同功能的化學工作站。內外雙循環(huán)的機器自動化過程集成了從原料準備、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)制化學品的智能化全流程,為未來地外文明探索提供了新的技術手段,對我國在未來月球、火星空間站上實現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合的典型案例,在充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境下設計和制造復雜材料”。
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