Yapay zeka, Kızıl Gezegendeki oksijen üretiminin sırlarını açığa çıkarıyor

Yapay zekalı bir kimyager, Mars'taki meteoritlerden oksijen üretecek bir katalizörü başarıyla yarattı.

Oraya göç et ve orada yaşa Mars Bunlar genellikle bilim kurgu temalarıdır. Bu hayaller gerçeğe dönüşmeden önce insanlık, Kızıl Gezegende uzun vadede hayatta kalmak için ihtiyaç duyulan oksijen gibi hayati kaynakların kıtlığı gibi büyük zorluklarla karşı karşıya. Ancak Mars'ta su aktivitesine ilişkin son keşifler, bu engellerin aşılması konusunda yeni umutlar doğurdu.

Bilim adamları şimdi, oksijen evrim reaksiyonu (OER) katalizörlerinin yardımıyla güneş enerjisiyle çalışan elektrokimyasal su oksidasyonu yoluyla oksijen üretmek için suyu ayrıştırma olasılığını araştırıyorlar. Buradaki zorluk, pahalı olan Dünya'dan taşımak yerine, bu katalizörleri Mars'ta bulunan malzemeleri kullanarak yerinde üretmenin bir yolunu bulmaktır.

Yapay zeka ve Mars kimyasındaki gelişmeler

Bu sorunu çözmek için, Çin Bilimler Akademisi'nin (CAS) Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (USTC) Profesör Luo Yi, Profesör Jiang Jun ve Profesör Shang Weiwei liderliğindeki bir ekip yakın zamanda bunu mümkün kılmayı başardı. Otomatik kimyasal yapay zekayı (AI) kullanarak Mars göktaşlarından OER katalizörlerini otomatik olarak toplamak ve optimize etmek.

Derin Uzay Keşif Laboratuvarı ile işbirliği içinde yaptıkları araştırma yakın zamanda dergide yayınlandı. Doğanın sentezi.

Ekipteki kıdemli bilim insanı Profesör Luo Yi, “Yapay zeka tabanlı kimyager, disiplinler arası işbirliğine dayalı olarak Mars malzemelerini kullanarak OER katalizörünü yenilikçi bir şekilde sentezliyor” dedi.

Her deneysel oturumda, yapay zeka kimyageri öncelikle gözleri gibi lazerle indüklenen spektroskopiyi (LIBS) kullanarak Mars cevherlerinin elementel bileşimini analiz ediyor. Daha sonra, katı madde dağıtım iş istasyonunda tartım, sıvı dağıtım iş istasyonunda ham madde çözeltilerinin hazırlanması, santrifüj iş istasyonunda sıvı ayırma ve kurutucu iş istasyonunda katılaştırma dahil olmak üzere cevherler üzerinde bir dizi ön işlem gerçekleştirilir.

Yapay zekalı bir robot kimyager, Mars'taki meteoritleri kullanarak kullanışlı, oksijen üreten katalizörler yaratıyor. Kredi: Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'ndeki AI-Kimyager Grubu

Ortaya çıkan metal hidroksitler, elektrokimyasal iş istasyonunda OER testi için çalışma elektrodunu hazırlamak üzere Nafion yapıştırıcı ile işlenir. Test verileri yapay zeka kimyagerinin hesaplamalı “beynine” gerçek zamanlı olarak gönderilir Makine öğrenme (ml) İşleniyor.

Yapay zeka kimyagerinin “beyni”, farklı element oranlarına sahip 30.000 yüksek entropili hidroksitin kuantum kimyası ve moleküler dinamik simülasyonlarını kullanır ve bunların OER katalitik aktivitelerini yoğunluk fonksiyonel teorisi yoluyla hesaplar. Simülasyon verileri, farklı element bileşimlerine sahip uyaranların aktivitelerini hızlı bir şekilde tahmin etmek amacıyla bir sinir ağı modelini eğitmek için kullanılır.

Son olarak, Bayes optimizasyonu yoluyla “beyin”, optimum OER katalizörünü üretmek için gereken mevcut Mars cevherlerinin karışımını tahmin eder.

Oksijen üretiminde çığır açmak

Şimdiye kadar yapay zeka kimyageri, insansız koşullar altında beş tür Mars göktaşı kullanarak mükemmel bir katalizör yarattı. Bu stimülatör, 10 mA cm akım yoğunluğunda 550.000 saniyeden fazla stabil çalışabilir^-2 Ve 445,1 mV'lik bir aşırı güç. Mars'taki sıcaklık olan -37°C'de yapılan başka bir test, katalizörün herhangi bir belirgin bozulma olmadan istikrarlı bir şekilde oksijen üretebildiğini doğruladı.

Yapay zeka kimyageri, bir insan kimyagerin 2000 yılını alacak karmaşık bir katalizör optimizasyon sürecini iki ay içinde tamamladı.

Ekip, yapay zeka tabanlı kimyageri, insan müdahalesi olmadan çeşitli kimyasal bileşimler için genel bir deney platformuna dönüştürmek için çalışıyor. Makaleyi inceleyen kişi şunu şiddetle belirtti: “Bu tür araştırmalar yaygın ilgi görüyor ve organik/inorganik malzemelerin sentezi ve keşfinde hızlı bir gelişmeye tabi.”

Jiang, “Gelecekte insanlar bir yapay zeka kimyagerinin yardımıyla Mars'ta bir oksijen fabrikası kurabilirler” dedi. İnsanın hayatta kalması için gerekli olan yeterli oksijen konsantrasyonunu üretmek için yalnızca 15 saatlik güneş radyasyonuna ihtiyaç vardır. Şöyle dedi: “Bu ileri teknoloji bizi Mars'ta yaşama hayalimize bir adım daha yaklaştırıyor.”

Referans: Qing Zhou, Yan Huang, Donglai Zhou, Luyuan Zhao, Lulu Guo, Ruyu Yang, Zexu Sun, Man Lu, Fei Zhang, Hengyu Xiao, “Yapay zekalı bir robot kimyager tarafından Mars meteoritlerinden oksijen üreten katalizörlerin otomatik sentezi”, Shen Sheng Tang, Shuchun Zhang, Tao Song, Xiang Li, Baochun Zhong, Johnny Zhu, Yihan Zhang, Baicheng Zhang, Jiaqi Cao, Guozhen Zhang, Song Wang, Guilin Yi, Wangjun Zhang, Haitao Zhao, Shuang Cong, Huirong Li, Li – Li Ling, Zhi Zhang, Yue Zhang, Jun Jiang ve Yi Lu, 13 Kasım 2023, Doğanın sentezi.
doi: 10.1038/s44160-023-00424-1