All'inizio del XX secolo, lo sviluppo di un catalizzatore per la sintesi dell'ammoniaca mediante il metodo Haber-Bosch richiese più di 10.000 esperimenti prima di avere successo. Lo sviluppo di nuovi materiali è un processo lungo e costoso, dalla progettazione alla commercializzazione.
Tuttavia, negli ultimi anni, i ricercatori hanno lavorato per abbreviare il periodo di sviluppo utilizzando l’intelligenza artificiale (AI). In combinazione con i robot, è possibile condurre ricerche sullo sviluppo dei materiali 24 ore al giorno, 365 giorni all'anno senza intervento umano.
Il dottor Sang Soo, Han e il dottor Donghun, Kim del Centro di ricerca sulle scienze computazionali e il professor Kwan-Young Lee del Dipartimento di ingegneria chimica e biotecnologia dell'Università della Corea hanno sviluppato una piattaforma di sintesi su misura di nanomateriali utilizzando l'intelligenza artificiale e la robotica, chiamata Smart Laboratorio.
La ricerca è pubblicata sulla rivista Advanced Functional Materials .
Il gruppo di ricerca congiunto del Korea Institute of Science and Technology (KIST) e dell’Università della Corea ha sviluppato per primo un dispositivo automatizzato che sintetizza nanoparticelle basato su un braccio robotico e misura le proprietà ottiche delle nanoparticelle sintetizzate. Combinando la tecnologia AI con questa, è stato sviluppato un laboratorio intelligente per la sintesi su misura di nanomateriali, con il quale i ricercatori possono facilmente sintetizzare nanomateriali che soddisfano le loro esigenze semplicemente inserendo le proprietà del materiale desiderate.
La tecnologia AI applicata alla piattaforma Smart Lab combina un metodo di ottimizzazione bayesiano con la tecnologia di arresto anticipato per aumentare l'efficienza della scoperta dei materiali di oltre 500 volte rispetto ai semplici dispositivi automatizzati.
Negli esperimenti umani è spesso difficile ottenere risultati riproducibili perché i risultati dipendono in modo molto sensibile dall'ambiente di ricerca e dalla competenza dei ricercatori; tuttavia, il laboratorio intelligente sviluppato ha il vantaggio di produrre dati coerenti e di alta qualità in grandi quantità.
I ricercatori hanno anche sviluppato una tecnologia AI per garantire la sicurezza dei laboratori intelligenti. Sebbene non vi sia alcun rischio di lesioni per i ricercatori nei laboratori intelligenti senza personale, è difficile prevenire incidenti di sicurezza come malfunzionamenti dovuti al sovraccarico del robot.
I ricercatori hanno sviluppato una tecnologia di visione AI (DenseSSD) per rilevare e prevenire in anticipo tali incidenti legati alla sicurezza e l’hanno installata nel laboratorio intelligente. DenseSSD rileva vari oggetti nel laboratorio, comprese attrezzature e materiali di ricerca, e avvisa gli utenti di eventuali anomalie in modo che possano adottare le misure appropriate.
"La piattaforma di laboratorio intelligente, che consente lo sviluppo di materiali senza intervento umano, costituirà un nuovo paradigma di ricerca e sviluppo in grado di risolvere il problema della diminuzione del personale di ricerca a causa dell'invecchiamento", ha affermato il dottor Sang Soo, Han del KIST.
"In futuro, prevediamo di incorporare modelli linguistici interattivi come ChatGPT per rendere più semplice l'utilizzo dello smart lab anche per i non esperti", ha affermato il dottor Donghun, Kim. Il team di ricerca prevede di espandere la piattaforma Smart Lab a vari campi di materiali come catalizzatori, batterie e display.
Ulteriori informazioni: Hyuk Jun Yoo et al, Sintesi su misura di nanoparticelle metalliche a temperatura ambiente e scoperta di conoscenze chimiche sulla crescita delle nanoparticelle tramite sperimentazioni autonome, Materiali funzionali avanzati (2024). DOI:10.1002/adfm.202312561
Informazioni sul giornale: Materiali funzionali avanzati
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