A mesterséges intelligencia feltárja a Vörös bolygó oxigéntermelésének titkait

A közelmúltban elért előrelépések a Mars oxigéngyártásában egy mesterséges intelligenciával működő robotvegyész segítségével, amellyel OER-katalizátorokat készítenek marsi meteoritokból, fontos lépést jelentenek a Mars gyarmatosításáról szóló álom megvalósítása felé. Ez a technológia azt ígéri, hogy egy oxigéngyárat hoznak létre a Marson, közelebb hozva az emberi tartózkodást a bolygón a valósághoz. Forrás: AI-Chemist Group, University of Science and Technology of China

Egy mesterséges intelligencia vegyész sikeresen megalkotott egy katalizátort a marsi meteoritokból oxigén előállítására.

Költözz be és élj ott Mars Gyakran ezek a sci-fi témái. Mielőtt ezek az álmok valósággá válnának, az emberiségnek komoly kihívásokkal kell szembenéznie, mint például a létfontosságú erőforrások, például a Vörös Bolygón a hosszú távú túléléshez szükséges oxigén szűkössége. A marsi víztevékenységre vonatkozó közelmúltbeli felfedezések azonban új reményt keltettek ezen akadályok leküzdésére.

A tudósok most vizsgálják annak lehetőségét, hogy a víz lebontásával oxigént állítsanak elő napenergiával hajtott elektrokémiai vízoxidációval, oxigénfejlődési reakció (OER) katalizátorok segítségével. A kihívás az, hogy megtaláljuk a módját ezeknek a katalizátoroknak a helyszínen történő előállításának a Marson talált anyagok felhasználásával, ahelyett, hogy a Földről szállítanák őket, ami drága.

A mesterséges intelligencia és a marsi kémia fejlődése

A probléma megoldására a Luo Yi professzor, Jiang Jun professzor és Shang Weiwei professzor, a Kínai Tudományos Akadémia (CAS) Kínai Tudományos és Technológiai Egyeteméről (USTC) vezetett csapatnak nemrég sikerült ezt lehetővé tennie. A marsi meteoritokból származó OER katalizátorok automatikus összegyűjtése és optimalizálása automatizált kémiai mesterséges intelligencia (AI) segítségével.

Kutatásuk a Deep Space Exploration Laboratory-val együttműködve nemrég jelent meg a folyóiratban A természet szintézise.

„A mesterséges intelligencia-alapú vegyész innovatív módon szintetizálja az OER katalizátort marsi anyagok felhasználásával, interdiszciplináris együttműködés alapján” – mondta Luo Yi professzor, a csapat vezető tudósa.

Minden kísérleti ülésen az AI-kémikus először elemzi a marsi ércek elemi összetételét a lézer-indukált spektroszkópia (LIBS) segítségével. Ezt követően egy sor előkezelést végeznek az érceken, beleértve a mérlegelést a szilárdanyag-elosztó munkaállomáson, az alapanyag oldatok elkészítését a folyadékadagoló munkaállomáson, a folyadékleválasztást a centrifuga munkaállomáson és a megszilárdítást a szárító munkaállomáson.

Egy mesterséges intelligencia robotvegyész hasznos oxigéntermelő katalizátorokat hoz létre marsi meteoritok felhasználásával. Forrás: AI-Chemist Group, University of Science and Technology of China

A keletkező fém-hidroxidokat Nafion ragasztóval kezelik, hogy előkészítsék a munkaelektródát az OER vizsgálathoz az elektrokémiai munkaállomáson. A tesztadatokat valós időben küldik el az AI-kémikus számítási „agyába”. Gépi tanulás (ml) Feldolgozás.

A mesterséges intelligencia kémikus „agya” 30 000 nagy entrópiájú hidroxid kvantumkémiai és molekuláris dinamikai szimulációit használ különböző elemi arányokkal, és kiszámítja azok OER katalitikus aktivitását a sűrűségfunkcionális elmélet segítségével. A szimulációs adatok segítségével egy neurális hálózati modellt tanítanak meg a különböző elemösszetételű ingerek aktivitásának gyors előrejelzésére.

Végül a Bayes-féle optimalizálás révén az „agy” megjósolja a rendelkezésre álló marsi ércek keverékét, amely az optimális OER katalizátor előállításához szükséges.

Áttörés elérése az oxigéntermelésben

Eddig az AI-kémikus kiváló katalizátort hozott létre ötféle marsi meteorit felhasználásával, pilóta nélküli körülmények között. Ez a stimulátor több mint 550 000 másodpercig stabilan működik 10 mA cm-es áramsűrűség mellett^-2 És 445,1 mV túlfeszültség. Egy másik, -37°C-on végzett teszt, a Mars hőmérséklete megerősítette, hogy a katalizátor stabilan képes oxigént termelni minden nyilvánvaló lebomlás nélkül.

Két hónapon belül az AI-kémikus befejezett egy összetett katalizátor-optimalizálási folyamatot, amely egy emberi vegyésznek 2000 évig tart.

A csapat azon dolgozik, hogy a mesterséges intelligencián alapuló vegyészt egy általános kísérleti platformmá alakítsa különféle kémiai összetételekhez emberi beavatkozás nélkül. A tanulmány lektora határozottan megjegyezte: „Az ilyen típusú kutatások széles körben elterjedtek, és gyorsan fejlődnek a szerves/szervetlen anyagok szintézise és felfedezése terén.”

„A jövőben az emberek egy mesterséges intelligencia vegyész segítségével oxigéngyárat létesíthetnek a Marson” – mondta Jiang. Mindössze 15 óra napsugárzás szükséges az emberi túléléshez szükséges oxigénkoncentráció előállításához. Azt mondta: „Ez a fejlett technológia egy lépéssel közelebb visz bennünket álmunk megvalósításához, hogy a Marson éljünk.”

Hivatkozás: „Oxigéntermelő katalizátorok automatizált szintézise marsi meteoritokból egy mesterséges intelligencia-vegyész által”, Qing Zhou, Yan Huang, Donglai Zhou, Luyuan Zhao, Lulu Guo, Ruyu Yang, Zexu Sun, Man Lu, Fei Zhang, Hengyu Xiao, Shen Sheng Tang, Shuchun Zhang, Tao Song, Xiang Li, Baochun Zhong, Johnny Zhou, Yihan Zhang, Baicheng Zhang, Jiaqi Cao, Guozhen Zhang, Song Wang, Guilin Yi, Wangjun Zhang, Haitao Zhao, Shuang Cong, Huirong Li, – Li Ling, Zhi Zhang, Yue Zhang, Jun Jiang és Yi Lu, 2023. november 13., A természet szintézise.
doi: 10.1038/s44160-023-00424-1