MIT:n tutkijatiimi on esitellyt uraauurtavan tekoälypohjaisen robottijärjestelmän, joka voi mullistaa puolijohteiden analysoinnin ja nopeuttaa seuraavan sukupolven aurinkopaneelien kehitystä.
Täysin autonominen järjestelmä, josta julkaistiin artikkeli Science Advances -lehdessä 4. heinäkuuta, mittaa fotokonduktanssia – keskeistä sähköistä ominaisuutta, joka määrittää, miten materiaalit reagoivat valoon – ennennäkemättömällä nopeudella ja tarkkuudella. 24 tunnin testin aikana järjestelmä suoritti yli 3 000 yksilöllistä mittausta, toimien yli 125 mittauksen tuntivauhdilla.
"Kaikkia materiaalin tärkeitä ominaisuuksia ei voida mitata koskettamatta. Jos näytteeseen täytyy ottaa kontakti, haluat tehdä sen nopeasti ja saada mahdollisimman paljon tietoa", selittää professori Tonio Buonassisi, tutkimuksen vanhempi kirjoittaja.
Innovaatio yhdistää kolme keskeistä teknologiaa: robottiprobella, joka ottaa fyysisen kontaktin puolijohdenäytteisiin; itseohjautuvalla neuroverkolla, joka tunnistaa optimaaliset mittauspisteet; sekä erikoistuneella reitinsuunnittelualgoritmilla, joka määrittää tehokkaimmat reitit mittauspisteiden välillä. Tuomalla materiaalitieteen asiantuntemusta tekoälyjärjestelmään tutkijat mahdollistivat sen, että järjestelmä tekee asiantuntijatason päätöksiä siitä, missä ja miten näytteitä kannattaa testata.
Tämä läpimurto ratkaisee materiaalilöytöjen perustavanlaatuisen pullonkaulan. Vaikka tutkijat voivat nopeasti syntetisoida uusia puolijohde-ehdokkaita, niiden ominaisuuksien manuaalinen mittaaminen on ollut hidasta ja työlästä. MIT:n järjestelmä nopeuttaa tätä prosessia merkittävästi, mahdollistaen lupaavien materiaalien nopeamman tunnistamisen aurinkokennoihin ja muihin sovelluksiin.
Yksityiskohtaiset mittaukset paljastivat suorituskyvyn huippukohtia ja varhaisia merkkejä materiaalin rappeutumisesta, jotka voisivat jäädä huomaamatta perinteisissä testeissä. Pääkirjoittaja Alexander Siemenn toteaa: "Mahdollisuus kerätä näin rikasta dataa näin nopealla tahdilla, ilman ihmisen ohjausta, avaa ovia uusien korkean suorituskyvyn puolijohteiden löytämiseen ja kehittämiseen."
Hanketta rahoittivat Yhdysvaltain energiaministeriö, National Science Foundation, First Solar ja muut yhteistyökumppanit. Se edustaa merkittävää askelta kohti MIT:n visiota täysin autonomisesta materiaalilaboratoriosta. Tiimin tavoitteena on laajentaa järjestelmän kykyjä kattamaan koko automatisoitu laboratorio, joka yhdistää synteesin, kuvantamisen ja mittauksen – mikä voi mullistaa tapamme löytää ja kehittää uusia materiaaleja puhtaan energian sovelluksiin.