Was passiert, wenn künstliche Intelligenz auf die Welt der Forschung trifft? Ganz einfach: Labore wie das A-Lab werden geboren. Hubs, die versprechen, die Art und Weise zu verändern, wie wir lernen und neue Materialien entdecken.
Yan Zeng, leitender Wissenschaftler des A-Lab am Lawrence Berkeley National Laboratory, sagte, das Ziel sei es, mithilfe künstlicher Intelligenz die Materialien der Zukunft zu entdecken. Tatsächlich soll A-aLab ein Modell für Labore werden, die das Potenzial von Robotern und KI in einem vollautomatisierten 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, das bis zu 100-mal mehr Proben verarbeiten kann als ein menschlicher Forscher.
Ziel ist es, Materialien zu finden, die für Sektoren wie Solarzellen, Brennstoffzellen, Thermoelektrik und andere saubere Energietechnologien nützlich sind. 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 der 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 Einrichtung in den Labors der Zukunft wird es ihnen ermöglichen, sich einem sich ständig verändernden Forschungsumfeld zu stellen. 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 Entwicklung von Experimenten, der Analyse von Ergebnissen und möglichen praktischen Anwendungen verbringen können.
Eine neue Ära
Gerd Zeder, Hauptforscher des A-Lab, sagt, dass die neuen autonomen Labors einen Durchbruch 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 nur der Vorläufer einer Methode, die anorganische Pulver als Ausgangsstoffe verwendet, eine komplexere Aufgabe als die Automatisierung von Prozessen auf Flüssigkeitsbasis. Der Vorteil ist jedoch die Möglichkeit, größere Mengen an Materialien herzustellen und eine Vielzahl von Substanzen zu erforschen.
Die Forscher werden das System weiter optimieren und neue Funktionen hinzufügen, wie beispielsweise Roboter zum Nachfüllen von Materialien und zusätzliche Tools zur Analyse von Proben.
Wir stehen erst am Anfang: Nach einem langen Planungsprozess startete im Februar 2023 die Forschung an den ersten Materialien. Um es mit Shakespeare zu sagen: „Die Zukunft besteht aus denselben Materialien, die aus diesen Labors kommen werden“.
