北卡羅萊納州立大學(xué)和布法羅大學(xué)的研究人員開發(fā)了*種稱為“人工化學(xué)*”的技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了人工智能（AI）和用于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的自動化系統(tǒng)，以加快研發(fā)和生產(chǎn)商業(yè)所需材料的速度。

 

　　在概念驗證實驗中，研究人員證明了Artist Chemist可以在15分鐘或更短的時間內(nèi)識別并產(chǎn)生任何顏色的*佳量子點。量子點是膠體半導(dǎo)體納米晶體，其用于諸如LED顯示器之類的應(yīng)用中。

 

　　但是，研究人員很快注意到，Artist Chemist可以識別出滿足任何*組可測量特性的*佳材料，而不僅僅是量子點。

 

 

　　“人工化學(xué)*是*個真正的自治系統(tǒng)，可以智能地瀏覽化學(xué)**。”該論文的通訊作者，北卡羅來納州立大學(xué)化學(xué)與生物分子工程學(xué)助理教授米拉德·阿博哈薩尼說。“目前，Artist Chemist是為溶液處理的材料而設(shè)計的-這意味著它適用于可以使用液體化學(xué)前體制造的材料。溶液處理的材料包括諸如量子點，金屬/金屬氧化物納米粒子，金屬有機(jī)骨架之類的高價值材料。 （MOF），等等。

 

　　“人工化學(xué)*類似于自動駕駛汽車，但是自動駕駛汽車至少要有*定數(shù)量的路線可供選擇，才能到達(dá)其預(yù)*選擇的目的地。使用人工化學(xué)*，您可以給它提供*套所需的參數(shù)，即您希望*終材料具有的特性，人工化學(xué)*必須弄清楚其他所有內(nèi)容，例如化學(xué)前體是什么以及合成路線是什么，同時*大程度地減少這些化學(xué)前體的消耗。

 

　　“*終結(jié)果是*種完全自主的材料開發(fā)技術(shù)，它不僅可以幫助您比目前使用的任何技術(shù)更快地找到理想的溶液加工材料，而且可以使用*少量的化學(xué)前體來實現(xiàn)。這大大減少了浪費(fèi)，并降低了制造成本。材料開發(fā)過程便宜得多。”

 

　　人工化學(xué)*既有執(zhí)行實驗和感應(yīng)實驗結(jié)果的“身體”，又有記錄數(shù)據(jù)并用來確定下*個實驗的“大腦”。

 

　　為了進(jìn)行概念驗證測試，Artist Chemist的身體采用了Abolhasani實驗室開發(fā)的自動Nanocrystal工廠和NanoRobo流動合成平臺。盡管Abolhasani估計它可以運(yùn)行多達(dá)1000個量子點，但人造化學(xué)*平臺已證明它每天可以運(yùn)行500個量子點合成實驗。

 

　　人工化學(xué)*的大腦是*個AI程序，用于表征人體合成的材料，并使用該數(shù)據(jù)對下*組實驗條件進(jìn)行自主決策。它的決定基于確定的內(nèi)容，該決定將*有效地將其移向具有所需特性和性能指標(biāo)的*佳材料組成。

 

　　Abolhasani說：“我們試圖模仿人們在決策時使用的過程，但是效率更高。”

 

　　例如，人工化學(xué)*允許“知識轉(zhuǎn)移”，這意味著它存儲從收到的每個請求生成的數(shù)據(jù)，從而加快了識別下*個任務(wù)候選材料的過程。換句話說，隨著時間的推移，人工化學(xué)*變得越來越聰明，更快，可以識別出正確的材料。

 

　　為了驗證概念，研究人員測試了九種不同的策略，以說明AI如何使用數(shù)據(jù)來決定下*個實驗是什么。然后，他們提出了*系列要求，每次要求“人工化學(xué)*”確定*適合三種不同輸出參數(shù)的量子點材料。

 

　　Abolhasani說：“我們發(fā)現(xiàn)了*項政策，即使沒有*驗知識，也可以在25個實驗或大約*個半小時內(nèi)找到*佳量子點。” “但是，*旦人工化學(xué)*具備了*驗知識（即已經(jīng)處理了*個或多個目標(biāo)材料要求），它便可以在10至15分鐘內(nèi)為新特性確定*佳材料。

 

　　“我們發(fā)現(xiàn)，人工化學(xué)*還可以快速確定給定*組起始化學(xué)前體的材料特性邊界，因此化學(xué)*和材料科學(xué)*無需浪費(fèi)時間探索不同的合成條件。

 

　　Abolhasani說：“我相信，由人工化學(xué)*進(jìn)行的自主材料研發(fā)可以重塑材料開發(fā)和制造的未來。” “我現(xiàn)在正在尋找合作伙伴，以幫助我們將這項技術(shù)從實驗室轉(zhuǎn)移到工業(yè)*域。”