Was passiert, wenn künstliche Intelligenz auf die Welt der Forschung trifft? Ganz einfach: Labore wie A-Lab sind geboren. Hubs, die versprechen, die Art und Weise, wie wir lernen und neue Materialien entdecken, zu verändern.
Yan Zeng, ein Wissenschaftler, der das A-Lab am Lawrence Berkeley National Laboratory leitet, sagte, das Ziel bestehe darin, künstliche Intelligenz zu nutzen, um die Materialien der Zukunft zu entdecken. Tatsächlich soll A-aLab ein Modell für Labore werden, die das Potenzial von Robotern und KI in einem vollständig automatisierten und beschleunigten Forschungszyklus optimal nutzen.
Ein tugendhafter Wirbelwind
Das Hauptproblem bei der Suche nach neuen Materialien ist die Zeit, die benötigt wird, um von der theoretischen Vorhersage bis zur experimentellen Überprüfung zu gelangen.
Aus diesem Grund werden Labore wie das A-Lab ins Spiel kommen, die in der Lage sind, bis zu 100-mal mehr Proben zu verarbeiten als ein menschlicher Forscher.
Ziel ist es, nützliche Materialien für Bereiche wie Solarzellen, Brennstoffzellen, Thermoelektrik und andere saubere Energietechnologien zu finden. Angefangen bei neuen Materialien für Batterien und Energiespeicher.
In den Labors der Zukunft eine Choreografie von Robotern im Dienste der Wissenschaft
Im A-Lab wird der Prozess von Synthese von Materialien Es wird von einer Flotte von Robotern verwaltet, die perfekt synchron arbeiten. Ein Beispiel? Nach Auswahl des Zielmaterials der erste Roboter wiegt und mischt verschiedene Kombinationen von Zutaten, sogenannte Vorstufen. Darunter Metalloxide wie Lithium, Eisen, Kupfer, Mangan und Nickel.
Der zweite Roboter kümmert sich um das Laden der Proben in die Öfen. Die dritte extrahiert das anfallende Material und zerkleinert es zu einem feinen Pulver. Schließlich, ein vierter Roboter (oder Roboterarm) überträgt Proben an Analysegeräte: zum Beispiel a Röntgendiffraktometer und ein automatisiertes Elektronenmikroskop. Die Tools senden die Ergebnisse an das System der künstlichen Intelligenz, das den Forschungszyklus steuert und auf der Grundlage der neu gewonnenen Informationen anpasst.
Diese adaptive Konfiguration in den Laboren der Zukunft wird es uns ermöglichen, einer sich ständig verändernden Forschungsumgebung gerecht zu werden. Ein großer Unterschied zu herkömmlichen Automatisierungsprozessen in der Industrie.
Das gesamte System ist als „geschlossener Kreislauf“ konzipiert, in dem Entscheidungen ohne menschliches Eingreifen getroffen werden, sodass Forscher mehr Zeit mit der Gestaltung von Experimenten, der Analyse von Ergebnissen und möglichen praktischen Anwendungen verbringen können.
Eine neue Ära
Gerd Zeder, leitender Forscher des A-Lab, sagt, dass die neuen autonomen Labore einen Wendepunkt in der Materialforschung darstellen und den langsamen und teuren Kreislauf durchbrechen werden, der den Sektor in den letzten 70 Jahren geprägt hat.
Das A-Lab ist lediglich der Urvater einer Methode, bei der anorganische Pulver als Ausgangsstoffe verwendet werden – eine komplexere Aufgabe als die Automatisierung flüssigkeitsbasierter Prozesse. Der Vorteil liegt jedoch in der Möglichkeit, größere Mengen an Materialien herzustellen und eine große Vielfalt an Stoffen zu erforschen.
Die Forscher werden das System weiter optimieren und neue Funktionen hinzufügen, etwa Roboter zum Nachfüllen von Materialien und zusätzliche Werkzeuge zur Analyse von Proben.
Wir stehen erst am Anfang: Nach langer Planung begann im Februar 2023 die Forschung an den ersten Materialien. Um es mit Shakespeare zu sagen: „Die Zukunft besteht aus denselben Materialien, die in diesen Laboren entstehen werden.“
