人工知能が演じる化学者が、火星の隕石から酸素を生成できる触媒の作成に成功した。火星に植民地を作り、そこに住むことは、しばしば SF の主題になります。これらの夢が現実になる前に、人類は、火星での長期生存に必要な酸素などの重要な資源の不足など、大きな課題に直面しています。しかし、火星での水の活動が最近発見されたことで、これらの障害を克服するための新たな希望がもたらされました。
科学者たちは現在、酸素発生反応（OER）触媒の助けを借りて、太陽光発電による電気化学的な水の酸化によって水を分解して酸素を生成する可能性を研究しています。現在の課題は、輸送費が高くつく地球から触媒を輸送するのではなく、火星の材料を使用してその場でこれらの触媒を合成する方法を見つけることです。
人工知能と火星の化学の進歩
この問題を解決するために、中国科学院中国科学技術大学（USTC）のLuo Yi教授、Jiang Jun教授、Shang Weiwei教授率いるチームは最近、ロボット人工知能（AI）化学者を使用して、火星の隕石からOER触媒を自動的に合成し、最適化した。
深宇宙探査研究所と共同で行われた彼らの研究は、最近『Nature Synthesis』誌に掲載されました。研究チームの主任研究員であるルオ・イー教授は、「人工知能化学者たちは、学際的な協力に基づいて、火星の材料を使用してOER触媒を革新的に合成した」と述べた。
各実験サイクルでは、人工知能化学者はまずレーザー誘起破壊分光法 (LIBS) を「目」として使用し、火星の鉱石の元素組成を分析します。その後、鉱石は固体分配ワークステーションでの計量、液体分配ワークステーションでの原料溶液の調製、遠心分離ワークステーションでの液体からの分離、乾燥機ワークステーションでの固化を含む一連の前処理を受けます。
得られた金属水酸化物を DuPont Nafion バインダーで処理して、電気化学ワークステーションでの OER テスト用の作用電極を準備しました。テストデータは、機械学習 (ML) 処理のために AI 化学者の計算「頭脳」にリアルタイムで送信されます。
人工知能化学者の「脳」は、量子化学と分子動力学を使用して、さまざまな元素比を持つ 30,000 個の高エントロピー水酸化物をシミュレートし、密度汎関数理論を通じてそれらの OER 触媒活性を計算しました。シミュレートされたデータを使用してニューラル ネットワーク モデルをトレーニングし、さまざまな元素組成に対する触媒活性を迅速に予測します。
最後に、ベイジアン最適化を通じて、「脳」は最適な OER 触媒を合成するために必要な利用可能な火星の鉱石の組み合わせを予測します。
酸素生成における画期的な進歩
これまでのところ、人工知能化学者は、無人の条件下で 5 つの火星の隕石を使用して優れた触媒を作成しました。電流密度 10mAcm-2 および過電圧 445.1mV において、この触媒は 550,000 秒以上安定して動作できます。マイナス37℃の火星温度でのさらなるテストにより、触媒が大きな劣化を起こすことなく安定して酸素を生成できることが確認されました。
AI 化学者は、人間の化学者が完了するまでに 2,000 年かかるであろう複雑な触媒の最適化作業を 2 か月で完了しました。
チームは、AI 化学者を人間の介入なしでさまざまな化学合成を実行できる普遍的な実験プラットフォームに変えることに取り組んでいます。この論文の査読者は、「この種の研究は広範な意義を持ち、有機/無機材料の合成と発見の分野で急速な発展段階にある」と高く評価した。
「将来的には、人類は人工知能化学者の支援を受けて火星に酸素工場を建設できるだろう」と江氏は語った。人間の生存に十分な濃度の酸素を生成するには、太陽光がわずか 15 時間しかかかりません。 「この画期的な技術により、私たちは火星に住むという夢の実現にまた一歩近づくことができます」と彼は語った。
コンパイルされたソース: ScitechDaily