Команда исследователей из Аргоннской национальной лаборатории (Argonne National Laboratory) Министерства энергетики США разработала новый научный инструмент под названием Polybot, который сочетает искусственный интеллект с робототехникой. Согласно опубликованному пресс-релизу, он должен произвести революцию в исследованиях полимерной электроники, ускорив процесс поиска новых материалов, от носимых биомедицинских устройств до более совершенных аккумуляторных батарей.
Полимерная электроника — это будущее т.н. гибкой электроники. Она очень эффективна для мониторинга состояния здоровья и лечения определенных заболеваний. Однако современные методы, используемые для создания и разработки этих полимеров, могут потребовать многих лет напряженного труда.
Зачем был создан Полибот?
Polybot автоматизирует некоторые аспекты исследований электронных полимеров и освобождает время ученых для работы над задачами, которые под силу только человеку. Он сочетает в себе вычислительную мощь искусственного интеллекта (ИИ) с автоматизацией, возможной благодаря робототехнике. Polybot — одна из нескольких автономных исследовательских лабораторий, созданных в Аргонне и других исследовательских организациях. Их главная цель — использовать возможности искусственного интеллекта и робототехники для оптимизации экспериментальных процессов, экономии ресурсов и ускорения темпов новых открытий.
Потенциальные области применения Polybot выходят далеко за рамки биомедицинских устройств. Они включают материалы для вычислительных устройств с функциями, подобными мозгу, и новые датчики для мониторинга изменения климата. Или его можно направить на создание твердых электролитов, которые исключат использование жидкого электролита в литий-ионных батареях, что снизит вероятность их возгорания.
Как работает Polybot
Типичный эксперимент с Polybot начинается с использования искусственного интеллекта и роботов. Автоматизированная система выбирает перспективный рецепт полимерного раствора, подготавливает его и печатает в виде очень тонкой пленки. Затем система ждет отвердения этой пленки в течение оптимального периода времени и измеряет ключевые характеристики, такие как толщина и однородность, а также проверяет качество полученного слоя. Затем бот собирает несколько слоев вместе и добавляет электроды, образуя устройство.
Polybot измеряет электрические характеристики устройства, и все соответствующие данные автоматически записываются и анализируются с помощью машинного обучения и передаются для обработки искусственному интеллекту. Затем ИИ определяет, какие эксперименты проводить дальше. Polybot также может реагировать на отзывы пользователей и данные из научной литературы. “Все работы делаются с минимальным вмешательством человека”, — сказал Цзе Сюй, ассистент химика Аргоннской национальной лаборатории.
Возможности Polybot можно было бы еще больше расширить, чтобы в полной мере использовать преимущества Advanced Photon Source (APS), специального устройства Управления науки Министерства обороны США в Аргонне. Анализ рентгеновского рассеяния расширяет характеристики Polybot вплоть до молекулярного уровня, получив информацию об ориентации и «упаковке» молекул, что может помочь ускорить поиск наилучших материалов с оптимальными эксплуатационными характеристиками. Команда планирует использовать вычислительный центр Argonne Leadership Computing Facility для выполнения симуляций, которые обеспечат лучшую обратную связь с искусственным интеллектом.
В заключение можно сказать, что Polybot меняет правила игры в области материаловедения, в частности, в исследованиях полимерной электроники. С помощью этого инструмента процесс создания новых материалов может быть ускорен с нескольких лет до нескольких месяцев, а стоимость сложных проектов, в перспективе, может быть снижена с миллионов долларов до тысяч.
Больше позитивных новостей
Российские ученые разработали технологию производства новых композиционных материалов
Использованы материалы:
https://www.anl.gov/article/argonnes-selfdriving-lab-accelerates-the-discovery-process-for-materials-with-multiple-applications
