Zamislite kuharicu na čijim se stranicama spominje 150.000 primamljivih jela, ali s tek nekoliko recepata za njihovu pripremu. To je izazov s kojim se suočava Nacionalni laboratorij Lawrence Berkeley (LBNL) poznat kao Materials Project.  

Tamošnji se istraživači koriste računalima za predviđanje oko 150.000 novih materijala koji bi mogli poboljšati uređaje poput baterijskih elektroda i katalizatora. Ali korisnici baze podataka diljem svijeta uspjeli su testirati samo djelić tog materijala; sinteza je postala usko grlo koje su u LBNL-u odlučili proširiti spajajući umjetnu inteligenciju i robotiku.

Djelotvorni A-Lab

Sustav umjetne inteligencije najbolje pogađa recept za željeni materijal i zatim ponavlja uvjete reakcije dok roboti pokušavaju stvoriti fizičke uzorke. Nova postavka, poznata kao A-Lab, već sintetizira oko 100 puta više novih materijala dnevno nego što bi to uspjelo ljudima.

Robotskim laboratorijima vođenim umjetnom inteligencijom sve se više koriste farmaceutske tvrtke koje tragaju za novim lijekovima. Pritom uglavnom koriste tekuće prekursore spojeva koji su relativno jednostavni za miješanje i obradu. No, to je puno teže izvesti s krutim materijalima čija sinteza obično zahtijeva miješanje prahova, dodavanje različitih kombinacija otapala te eksperimentiranje s toplinom, vremenom sušenja i drugim inputima kako bi se kristalizirao željeni materijal.

Sintetiziranje materijala

Prethodni pokušaji automatizacije nasumično su miješali spojeve u potrazi za novim materijalima. Novi pristup vođen umjetnom inteligencijom sličniji je načinu na koji tradicionalni kemičari rade svoj posao. Pritom UI koristi svoje razumijevanje kemije kako bi osmislio prihvatljiv način za sintetiziranje materijala.

Potom navodi robotske ruke da odaberu između gotovo 200 različitih praškastih materijala koji sadrže elemente kao što su litij, nikal, bakar, željezo i mangan. Nakon miješanja prekursora, drugi robot dijeli smjesu u set lonaca koji se stavljaju u peći gdje se mogu miješati s plinovima kao što su dušik, kisik i vodik. UI zatim određuje koliko dugo treba peći različite smjese, temperature, vrijeme sušenja...

Umjetna inteligencija dosad je u LBNL-ovom A-Labu proizvela više od 40 ciljnih materijala; u šest tjedana izradila je više spojeva no što su tamošnji ljudski zaposlenici umijesili u cijeloj svojoj karijeri.

Samsungov laboratorij

LBNL-ov laboratorij uskoro dobiva konkurenciju. Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) nedavno je opremio vlastiti računalno vođen robotski laboratorij za traženje novih elektroničkih materijala.

Prve informacije govore kako su dosad izveli više od 200 reakcija za stvaranje 35 anorganskih spojeva, uključujući određene okside koji se obično koriste u elektrodama baterija, gorivim ćelijama s čvrstim oksidom i supravodičima. A u svakoj fazi njihovih robotskih eksperimenata korištena je i umjetna inteligencija, kažu u Samsungu.

Prelaskom na potpuno automatiziranu sintezu i analizu, vjerojatnost da će se doći do neočekivanih otkrića ostaje ista kao i prije, samo će se do rezultata doći puno prije.