Revoluční přístup k automatizaci laboratoří mění způsob, jakým vědci objevují nové materiály. Výzkumníci ze Severokarolínské státní univerzity vyvinuli samořídící laboratoř, která sbírá nejméně desetkrát více dat než předchozí techniky, což dramaticky urychluje tempo objevování materiálů.
Tento průlom, publikovaný v časopise Nature Chemical Engineering, využívá dynamické průtokové experimenty, při nichž chemické směsi neustále proudí systémem a jsou monitorovány v reálném čase. Jedná se o významný odklon od tradičních metod v ustáleném stavu, které vyžadují čekání na dokončení reakcí před analýzou.
„Nyní jsme vytvořili samořídící laboratoř, která využívá dynamické průtokové experimenty, kde jsou chemické směsi průběžně měněny v systému a monitorovány v reálném čase,“ vysvětluje Milad Abolhasani, profesor chemického a biomolekulárního inženýrství na NC State a hlavní autor studie. „Je to jako přejít z jediné momentky na celý film reakce v reálném čase.“
Systém nikdy nepřestává běžet ani charakterizovat vzorky, přičemž data zachycuje každou půlsekundu místo čekání na dokončení každého experimentu. Tento nepřetržitý provoz umožňuje algoritmům strojového učení laboratoře získávat mnohem více vysoce kvalitních experimentálních dat, což zvyšuje přesnost jejich predikcí a urychluje schopnost řešit problémy.
Kromě rychlosti inovace významně snižuje dopad na životní prostředí. „Tím, že snižujeme počet potřebných experimentů, systém dramaticky omezuje spotřebu chemikálií a množství odpadu, což posouvá výzkumné praktiky směrem k větší udržitelnosti,“ poznamenává Abolhasani. „Budoucnost objevování materiálů není jen o tom, jak rychle se tam dostaneme, ale také jak zodpovědně.“
Důsledky pro řešení globálních výzev jsou zásadní. Samořídící laboratoře by mohly vědcům umožnit objevit průlomové materiály pro čistou energii, novou elektroniku nebo udržitelné chemikálie během několika dní namísto let. Při testování systém s dynamickým průtokem identifikoval optimální kandidáty na materiály již při prvním pokusu po zaškolení, což dokazuje jeho efektivitu.
Tato technologie je součástí širšího trendu směrem k autonomní vědě, kde AI a robotika urychlují objevování 10–100krát oproti tradičním metodám. Jak se tyto systémy dále vyvíjejí, slibují rychlejší řešení pro nejpalčivější společenské výzvy v oblasti energetiky, udržitelnosti a vývoje pokročilých materiálů.