Anfang des 20. Jahrhunderts benötigte die Entwicklung eines Katalysators für die Ammoniaksynthese nach der Haber-Bosch-Methode mehr als 10.000 Versuche, bevor sie erfolgreich war. Die Entwicklung neuer Materialien ist ein zeit- und kostenaufwändiger Prozess vom Entwurf bis zur Markteinführung. In den letzten Jahren haben Forscher jedoch daran gearbeitet, die Entwicklungszeit durch den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) zu verkürzen. In Kombination mit Robotern ist es möglich, 24 Stunden am Tag und 365 Tage im Jahr ohne menschliches Zutun Materialentwicklungsforschung zu betreiben.
Das Korea Institute of Science and Technology (KIST ) gab bekannt, dass Dr. Sang Soo Han und Dr. Donghun Kim vom Computational Science Research Center und Professor Kwan-Young Lee vom Fachbereich Chemieingenieurwesen und Biotechnologie der Universität Korea (Präsident Kim Dong-won) eine maßgeschneiderte Syntheseplattform für Nanomaterialien mit Hilfe von KI und Robotik entwickelt haben, die Smart Lab genannt wird.
Das gemeinsame Forschungsteam des KIST und der Universität Korea entwickelte zunächst ein automatisiertes Gerät, das Nanopartikel mit Hilfe eines Roboterarms synthetisiert und die optischen Eigenschaften der synthetisierten Nanopartikel misst. Durch die Kombination von KI-Technologie mit diesem Gerät wurde ein intelligentes Labor für die maßgeschneiderte Synthese von Nanomaterialien entwickelt, mit dem Forscher Nanomaterialien, die ihren Anforderungen entsprechen, einfach durch Eingabe der gewünschten Materialeigenschaften synthetisieren können.
Die auf die Smart-Lab-Plattform angewandte KI-Technologie kombiniert eine Bayes’sche Optimierungsmethode mit der Early-Stopping-Technologie, um die Effizienz bei der Materialentdeckung im Vergleich zu einfachen automatisierten Geräten um mehr als das 500-fache zu steigern. Bei menschlichen Experimenten ist es oft schwierig, reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, da die Ergebnisse sehr empfindlich von der Forschungsumgebung und dem Können der Forscher abhängen; das entwickelte Smart Lab hat jedoch den Vorteil, dass es konsistente, hochwertige Daten in großen Mengen produziert.
Die Forscher haben auch eine KI-Technologie entwickelt, um die Sicherheit von intelligenten Labors zu gewährleisten. Obwohl in unbemannten intelligenten Labors keine Verletzungsgefahr für die Forscher besteht, ist es schwierig, Sicherheitsunfälle wie Fehlfunktionen aufgrund von Roboterüberlastung zu verhindern. Die Forscher entwickelten eine KI-Vision-Technologie (DenseSSD), um solche Sicherheitsunfälle im Voraus zu erkennen und zu verhindern, und installierten sie im intelligenten Labor. DenseSSD erkennt verschiedene Objekte im Labor, darunter Forschungsgeräte und -materialien, und benachrichtigt die Benutzer über etwaige Anomalien, damit sie geeignete Maßnahmen ergreifen können.
„Die Smart-Lab-Plattform, die eine Materialentwicklung ohne menschliches Zutun ermöglicht, wird ein neues F&E-Paradigma sein, das das Problem des altersbedingten Rückgangs des Forschungspersonals lösen kann“, sagte Dr. Sang Soo, Han vom KIST. „Für die Zukunft planen wir, interaktive Sprachmodelle wie ChatGPT einzubauen, um auch Nicht-Experten die Nutzung des Smart Labs zu erleichtern“, so Dr. Donghun Kim. Das Forschungsteam plant, die Smart-Lab-Plattform auf verschiedene Materialbereiche wie Katalysatoren, Batterien und Displays auszuweiten.
Entdecke mehr von LabNews
Melde dich für ein Abonnement an, um die neuesten Beiträge per E-Mail zu erhalten.
