Искусственный интеллект раскрывает секреты производства кислорода на Красной планете

Недавние достижения в производстве кислорода на Марсе с использованием робота-химика с искусственным интеллектом для создания катализаторов OER из марсианских метеоритов представляют собой важный шаг на пути к реализации мечты о колонизации Марса. Эта технология обещает создать на Марсе кислородную фабрику, приблизив человеческое жилье на планете к реальности. Источник: Группа AI-Chemist в Университете науки и технологий Китая.

Химик, занимающийся искусственным интеллектом, успешно создал катализатор для производства кислорода из марсианских метеоритов.

Переехать и жить там Марс Они часто являются темами научной фантастики. Прежде чем эти мечты станут реальностью, человечество столкнется с серьезными проблемами, такими как нехватка жизненно важных ресурсов, таких как кислород, необходимых для долгосрочного выживания на Красной планете. Однако недавние открытия активности воды на Марсе породили новую надежду на преодоление этих препятствий.

В настоящее время ученые изучают возможность разложения воды с получением кислорода посредством электрохимического окисления воды под действием солнечной энергии с помощью катализаторов реакции выделения кислорода (OER). Задача состоит в том, чтобы найти способ производить эти катализаторы на месте, используя материалы, найденные на Марсе, а не транспортировать их с Земли, что обходится дорого.

Достижения в области искусственного интеллекта и марсианской химии

Чтобы решить эту проблему, команде под руководством профессора Ло И, профессора Цзян Цзюня и профессора Шан Вэйвэя из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) недавно удалось сделать это возможным. Автоматически собирать и оптимизировать катализаторы OER из марсианских метеоритов с помощью автоматизированного химического искусственного интеллекта (ИИ).

Их исследование, проведенное в сотрудничестве с Лабораторией исследования глубокого космоса, недавно было опубликовано в журнале. Синтез природы.

«Химик на основе искусственного интеллекта инновационным образом синтезирует катализатор OER, используя марсианские материалы на основе междисциплинарного сотрудничества», — сказал профессор Луо И, старший научный сотрудник команды.

В каждом экспериментальном сеансе химик-ИИ сначала анализирует элементный состав марсианских руд, используя в качестве глаз лазерно-индуцированную спектроскопию (LIBS). Затем руду выполняют ряд предварительных обработок, включая взвешивание на рабочей станции распределения твердых частиц, приготовление исходных растворов на рабочей станции дозирования жидкости, отделение жидкости на центрифужной рабочей станции и затвердевание на сушильной рабочей станции.

Робот-химик с искусственным интеллектом создает полезные катализаторы для выработки кислорода, используя марсианские метеориты. Фото: Группа AI-Chemist в Университете науки и технологий Китая.

Полученные гидроксиды металлов обрабатывают клеем «Нафион» для подготовки рабочего электрода к ОЭР-испытанию на электрохимической станции. Данные испытаний отправляются в вычислительный «мозг» ИИ-химика в режиме реального времени. Машинное обучение (мл) Обработка.

«Мозг» ИИ-химика использует квантово-химическое и молекулярно-динамическое моделирование 30 000 высокоэнтропийных гидроксидов с различными соотношениями элементов и рассчитывает их каталитическую активность OER с помощью теории функционала плотности. Данные моделирования используются для обучения модели нейронной сети быстрому прогнозированию активности стимулов с различным элементным составом.

Наконец, посредством байесовской оптимизации «мозг» предсказывает состав доступных марсианских руд, необходимых для производства оптимального катализатора OER.

Достижение прорыва в производстве кислорода

На данный момент химик-ИИ создал отличный катализатор, используя пять типов марсианских метеоритов в беспилотных условиях. Этот стимулятор может стабильно работать более 550 000 секунд при плотности тока 10 мА см.^-2 И превышение 445,1 мВ. Другое испытание при -37°C (температура Марса) подтвердило, что катализатор может стабильно производить кислород без какого-либо очевидного разрушения.

За два месяца химик по искусственному интеллекту завершил сложный процесс оптимизации катализатора, на который у химика-человека ушло бы 2000 лет.

Команда работает над превращением химика, основанного на искусственном интеллекте, в общую платформу для экспериментов с различными химическими составами без вмешательства человека. Рецензент статьи решительно отметил: «Этот тип исследований вызывает широкий интерес и подлежит быстрому развитию в области синтеза и открытия органических/неорганических материалов».

«В будущем люди смогут создать кислородный завод на Марсе с помощью химика, работающего по искусственному интеллекту», — сказал Цзян. Всего 15 часов солнечной радиации необходимы для производства достаточной концентрации кислорода, необходимой для выживания человека. Он сказал: «Эта передовая технология приближает нас на один шаг к осуществлению нашей мечты о жизни на Марсе».

Ссылка: «Автоматический синтез катализаторов, производящих кислород, из марсианских метеоритов с помощью робота-химика с искусственным интеллектом» Цин Чжоу, Янь Хуан, Дунлай Чжоу, Луюань Чжао, Лулу Го, Рую Ян, Цзэсю Сунь, Мань Лу, Фэй Чжан, Хэнъюй Сяо, Шэнь Шэн Тан, Шучунь Чжан, Тао Сун, Сян Ли, Баочунь Чжун, Джонни Чжу, Ихань Чжан, Байчэн Чжан, Цзяци Цао, Гочжэнь Чжан, Сун Ван, Гуйлинь И, Ванцзюнь Чжан, Хайтао Чжао, Шуан Цун, Хуйжун Ли, Ли — Ли Лин, Чжи Чжан, Юэ Чжан, Цзюнь Цзян и И Лу, 13 ноября 2023 г., Синтез природы.
дои: 10.1038/s44160-023-00424-1