Niezależne laboratorium oparte o roboty

fot. pixabay

Naukowcy z Uniwersytetu Karoliny Północnej opracowali pierwsze w swoim rodzaju autonomiczne laboratorium, które do przyspieszenia odkryć dotyczących kropek kwantowych wykorzystuje zestaw robotów i sztuczną inteligencję.

System Rainbow może przeprowadzać i analizować do tysiąca eksperymentów dziennie bez pomocy człowieka, znacznie przewyższając wydajnością tradycyjne metody laboratoryjne.

- Rainbow łączy wiele robotów współpracujących, aby badać i optymalizować złożone procesy chemiczne z niezwykłą wydajnością i w sposób w pełni niezależny - powiedział Milad Abolhasani, jeden z autorów rozwiązania.

Sieć robotów Rainbow obsługuje każdy etap eksperymentu. Maszyny przygotowują prekursory chemiczne, mieszają je i przeprowadzają do 96 reakcji jednocześnie, wykorzystując zminiaturyzowane reaktory wsadowe. Produkty rekacji są następnie przekazywane do robota, który w czasie rzeczywistym ocenia wyniki za pomocą analizy optycznej. Algorytmy uczenia maszynowego kierują kolejną rundą eksperymentów, identyfikując obiecujące kierunki badań.

Operatorzy systemu zaczynają od wybrania docelowej właściwości kropek kwantowych, takiej jak długość fali emisji lub przerwa energetyczna oraz ustawienia budżetu eksperymentu, który definiuje liczbę prób, jakie Rainbow powinien wykonać. Następnie system rozpoczyna autonomiczną pracę, projektując i wykonując sekwencję eksperymentów w celu znalezienia najefektywniejszej receptury dla danej syntezy.

Projekt stanowi rozwinięcie wcześniejszych prac Abolhasaniego nad laboratoriami autonomicznymi. Robotyczna konstrukcja pozwala systemowi testować szerszy zakres prekursorów chemicznych, co zwiększa szanse na odkrycie nowych i wysokowydajnych kropek kwantowych. Rainbow może również badać zmiany w strukturze ligandów - cząsteczek wiążących się z powierzchnią nanokryształów, które odgrywają ważną rolę w określaniu ich właściwości. System jest skalowalny. Gdy platforma zidentyfikuje najskuteczniejszą metodę syntezy, można ją dostosować do obsługi większych reaktorów w ramach docelowej produkcji przemysłowej.

Wyniki badań zespołu zostały szczegółowo opisane w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications.

(rr)