Революційний підхід до автоматизації лабораторій змінює спосіб, у який науковці відкривають нові матеріали. Дослідники з Університету штату Північна Кароліна створили самокеровану лабораторію, яка збирає щонайменше у 10 разів більше даних, ніж попередні технології, суттєво прискорюючи темпи відкриття нових матеріалів.
Прорив, опублікований у журналі Nature Chemical Engineering, ґрунтується на динамічних потокових експериментах, під час яких хімічні суміші безперервно протікають через систему та відстежуються в реальному часі. Це є суттєвим відходом від традиційних стаціонарних методів, які вимагають чекати завершення реакції перед аналізом.
"Ми створили самокеровану лабораторію, яка використовує динамічні потокові експерименти, де хімічні суміші постійно змінюються у системі та відстежуються в реальному часі", пояснює Мілад Аболхасані, професор хімічної та біомолекулярної інженерії в NC State і відповідальний автор дослідження. "Це як перейти від одного знімка до повного фільму реакції, що відбувається на очах".
Система ніколи не зупиняється і не припиняє аналіз зразків, фіксуючи дані кожні пів секунди, замість того щоб чекати завершення кожного експерименту. Такий безперервний режим дозволяє алгоритмам машинного навчання лабораторії отримувати значно більше якісних експериментальних даних, що підвищує точність їхніх прогнозів і прискорює вирішення наукових задач.
Окрім швидкості, це нововведення суттєво зменшує вплив на довкілля. "Зменшуючи кількість необхідних експериментів, система значно скорочує використання хімікатів та обсяг відходів, сприяючи більш сталим дослідницьким практикам", зазначає Аболхасані. "Майбутнє відкриття матеріалів — це не лише про швидкість, а й про відповідальність шляху, яким ми до цього йдемо".
Наслідки для вирішення глобальних проблем є надзвичайно важливими. Самокеровані лабораторії можуть дозволити науковцям відкривати проривні матеріали для чистої енергетики, нової електроніки чи сталих хімікатів за дні, а не роки. Під час тестування система динамічного потоку знаходила оптимальні кандидати матеріалів з першої спроби після навчання, що демонструє її ефективність.
Ця технологія є частиною ширшого руху до автономної науки, де ШІ та робототехніка прискорюють відкриття у 10–100 разів порівняно з традиційними методами. У міру розвитку таких систем вони обіцяють забезпечити швидші рішення для найгостріших суспільних викликів у сфері енергетики, сталого розвитку та створення передових матеріалів.