Μια ομάδα ερευνητών του MIT παρουσίασε ένα πρωτοποριακό ρομποτικό σύστημα με τεχνητή νοημοσύνη που μπορεί να φέρει επανάσταση στην ανάλυση ημιαγωγών και να επιταχύνει την ανάπτυξη της επόμενης γενιάς ηλιακών πάνελ.
Το πλήρως αυτόνομο σύστημα, το οποίο παρουσιάστηκε σε δημοσίευση της 4ης Ιουλίου στο Science Advances, μετρά τη φωτοαγωγιμότητα—μια κρίσιμη ηλεκτρική ιδιότητα που καθορίζει πώς τα υλικά ανταποκρίνονται στο φως—με πρωτοφανή ταχύτητα και ακρίβεια. Σε δοκιμή διάρκειας 24 ωρών, το σύστημα πραγματοποίησε πάνω από 3.000 μοναδικές μετρήσεις, λειτουργώντας με ρυθμό που ξεπερνά τις 125 μετρήσεις ανά ώρα.
«Δεν μπορούν όλες οι σημαντικές ιδιότητες ενός υλικού να μετρηθούν χωρίς επαφή. Αν χρειάζεται να έρθεις σε επαφή με το δείγμα σου, θέλεις να είναι γρήγορο και να μεγιστοποιήσεις την πληροφορία που λαμβάνεις», εξηγεί ο καθηγητής Tonio Buonassisi, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Η καινοτομία συνδυάζει τρεις βασικές τεχνολογίες: έναν ρομποτικό αισθητήρα που έρχεται σε φυσική επαφή με τα δείγματα ημιαγωγών, ένα αυτο-εποπτευόμενο νευρωνικό δίκτυο που εντοπίζει τα βέλτιστα σημεία μέτρησης και έναν εξειδικευμένο αλγόριθμο σχεδιασμού διαδρομής που καθορίζει τις πιο αποδοτικές διαδρομές μεταξύ των σημείων επαφής. Ενσωματώνοντας εξειδικευμένη γνώση υλικών στο σύστημα τεχνητής νοημοσύνης, οι ερευνητές το κατέστησαν ικανό να λαμβάνει αποφάσεις επιπέδου ειδικού σχετικά με το πού και πώς να δοκιμάζει τα δείγματα.
Αυτή η ανακάλυψη αντιμετωπίζει ένα θεμελιώδες εμπόδιο στην ανακάλυψη νέων υλικών. Ενώ οι ερευνητές μπορούν να συνθέτουν γρήγορα νέους υποψήφιους ημιαγωγούς, η χειροκίνητη μέτρηση των ιδιοτήτων τους παραμένει αργή και απαιτητική σε εργασία. Το σύστημα του MIT επιταχύνει δραστικά αυτή τη διαδικασία, επιτρέποντας ταχύτερο εντοπισμό υποσχόμενων υλικών για ηλιακά κύτταρα και άλλες εφαρμογές.
Οι λεπτομερείς μετρήσεις αποκάλυψαν περιοχές υψηλής απόδοσης και πρώιμα σημάδια υποβάθμισης υλικών που μπορεί να περάσουν απαρατήρητα με τις συμβατικές δοκιμές. Ο κύριος συγγραφέας Alexander Siemenn σημειώνει: «Η δυνατότητα συλλογής τόσο πλούσιων δεδομένων με τόσο γρήγορους ρυθμούς, χωρίς την ανάγκη ανθρώπινης καθοδήγησης, ανοίγει τον δρόμο για την ανακάλυψη και ανάπτυξη νέων ημιαγωγών υψηλής απόδοσης».
Το έργο, το οποίο χρηματοδοτείται από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, την First Solar και άλλους συνεργάτες, αποτελεί σημαντικό βήμα προς το όραμα του MIT για ένα πλήρως αυτόνομο εργαστήριο ανακάλυψης υλικών. Η ομάδα στοχεύει να επεκτείνει τις δυνατότητες του συστήματος, δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο αυτοματοποιημένο εργαστήριο που θα συνδυάζει σύνθεση, απεικόνιση και μέτρηση—με προοπτική να μεταμορφώσει τον τρόπο με τον οποίο ανακαλύπτουμε και αναπτύσσουμε νέα υλικά για εφαρμογές καθαρής ενέργειας.