פריצת דרך ננו: טכנולוגיית NCSU משתמשת בבינה מלאכותית כדי להאיץ את ייצור הנקודות הקוונטיות
תאריך פרסום:ראלי - טכנולוגיה חדשה, הנקראת Artificial Chemist 2.0, מאפשרת למשתמשים לעבור מבקשת נקודה קוונטית מותאמת אישית להשלמת המחקר והפיתוח הרלוונטי ותחילת ייצור תוך פחות משעה.
הטכנולוגיה היא אוטונומית לחלוטין, ומשתמשת בבינה מלאכותית (AI) ובמערכות רובוטיות אוטומטיות כדי לבצע סינתזה וניתוח כימיים רב-שלביים.
נקודות קוונטיות הן ננו-גבישים מוליכים למחצה קולואידים, המשמשים ביישומים כמו צגי LED ותאים סולאריים.
"כשהשקנו את הגרסה הראשונה של כימאי מלאכותי, זו הייתה הוכחה לקונספט", אומר מילאד אבולהסאני, מחבר מקביל של מאמר על העבודה ועוזר פרופסור להנדסה כימית וביו-מולקולרית באוניברסיטת צפון קרוליינה סטייט. "כימאי מלאכותי 2.0 רלוונטי מבחינה תעשייתית הן למו"פ והן לייצור."
מנקודת מבט של המשתמש, התהליך כולו מורכב בעצם משלושה שלבים.
ראשית, משתמש אומר ל-Artificial Chemist 2.0 את הפרמטרים עבור הנקודות הקוונטיות הרצויות. לדוגמה, איזה צבע אור אתה רוצה להפיק?
השלב השני הוא למעשה שלב המו"פ, שבו כימאי מלאכותי 2.0 עורך באופן אוטונומי סדרה של ניסויים מהירים, המאפשרים לו לזהות את החומר האופטימלי ואת האמצעי היעיל ביותר להפקת החומר הזה.
שלישית, המערכת עוברת לייצור הכמות הרצויה של החומר.
הרובוט מפעיל ניסויי למידה אקטיביים
"ניתן לחלק את הנקודות הקוונטיות למחלקות שונות", אומר אבולהסאני. "לדוגמה, חומרים II-VI, IV-VI ו-III-V שנחקרו היטב, או פרוסקיטים מתכת הליד שהופיעו לאחרונה, וכן הלאה. בעיקרון, כל מחלקה מורכבת ממגוון של חומרים בעלי כימיה דומות.
"ובפעם הראשונה שאתה מגדיר את Artificial Chemist 2.0 כדי לייצר נקודות קוונטיות בכל כיתה נתונה, הרובוט מריץ באופן אוטונומי קבוצה של ניסויי למידה פעילים. כך המוח של המערכת הרובוטית לומד את כימיה החומרים", אומר אבולהסאני.
"בהתאם לשיעור החומר, שלב הלמידה הזה יכול לקחת בין שעה ל-10 שעות. לאחר אותה תקופת למידה פעילה חד פעמית, כימאי מלאכותי 2.0 יכול לזהות את הניסוח הטוב ביותר האפשרי להפקת הנקודות הקוונטיות הרצויות מ-20 מיליון שילובים אפשריים עם שלבי ייצור מרובים תוך 40 דקות או פחות."
החוקרים מציינים שתהליך המו"פ יהפוך למהיר יותר בכל פעם שאנשים ישתמשו בו, שכן אלגוריתם הבינה המלאכותית שמפעיל את המערכת ילמד יותר - ויתייעל - עם כל חומר שהוא יתבקש לזהות.
Artificial Chemist 2.0 משלב שני כורים כימיים, הפועלים בסדרה. המערכת תוכננה להיות אוטונומית לחלוטין, ומאפשרת למשתמשים לעבור מחומר אחד למשנהו ללא צורך לכבות את המערכת.
"על מנת לעשות זאת בהצלחה, היינו צריכים להנדס מערכת שלא משאירה שאריות כימיות בכורים ומאפשרת למערכת הרובוטית מונחית בינה מלאכותית להוסיף את המרכיבים הנכונים, בזמן הנכון, בכל נקודה בחומר הרב-שלבי. תהליך הייצור", אומר אבולהסאני. "אז זה מה שעשינו.
"אנחנו נרגשים לגבי המשמעות של זה עבור תעשיית הכימיקלים המיוחדים. זה באמת מאיץ מחקר ופיתוח לעיוות מהירות, אבל הוא גם מסוגל לייצר קילוגרמים ליום של נקודות קוונטיות בעלות ערך גבוה, מהונדס בדיוק. אלו נפחים רלוונטיים תעשייתית של חומר."
הנייר, "סינתזת נקודות קוואנטית מרובת שלבים מונעת על ידי ניסוי רובוטי אוטונומי בזרימה," מופיעה גישה פתוחה בכתב העת Advanced Intelligent Systems. המחברים הראשונים של המאמר הם קמיל עבדל-לטיף ורוברט וו. אפס, שהם Ph.D. סטודנטים במדינת NC. המאמר נכתב בשיתוף Fazel Bateni ו-Suyong Han, שהם Ph.D. סטודנטים ב-NC State, ועל ידי Kristofer G. Reyes, עוזר פרופסור באוניברסיטת באפלו.
העבודה נעשתה בתמיכת הקרן הלאומית למדע, תחת מענק מספר 1940959, ומתוך מענק יוזמת מחקר הזדמנויות של UNC (UNC-ROI).
מקור מקורי: WRAL TechWire