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中国科学技术大学通过机器化学家“小来”系统

科普   朱青  
财经网 2023-11-24财经热点
中国科大:机器化学家如何用火星陨石“生产”出氧气?……

【解说】中国科学技术大学机器化学家的“小莱”系统包括移动机器人、计算大脑、云服务器和多个不同功能的化学工作站。 依靠这套系统,团队在六周内完成了需要两千多年才能完成的复杂优化工作。

【同期】中国科学技术大学化学物理系教授蒋军

它可能会在几周内产生更多的理论大数据,而理论大数据可以帮助它建立更专业的催化剂预测模型。 事实上,它同时也没有闲着。 它勤劳的“双手”也会利用陨石作为催化剂进行大量的练习。 实践的结果将快速实时地反馈到刚刚根据其理论建立的预训练模型中。 它的理论和实验相互竞争或相互验证,很快形成自洽的模型,这意味着理论预测的和实验证实的大致相同,或根本没有不同。

【解说】蒋军表示,未来星际探索资源有限,不可能从地球向外星人输送“成吨”的物质。 机器人化学家可以从火星陨石中“就地取材”,自主智能分析未知陨石成分,因地制宜,制造有用的化学物质来改造环境,实现火星宜居改造。

【同期】中国科学技术大学化学物理系教授蒋军

在机器人化学家研发火星催化剂的过程中,其三大优势得到了展现。 第一,智能化让它大大缩短时间,大大提高效率; 第二是精度,因为它可以以0.1毫克的精度控制物质的组合,因此可以获得可以非常精确地放大和生产的配方。 Oxygen的工作的第三大优势是它能够在未知的环境中使用未知的物质进行独立创造,因为它真的可以比作人类科学家看着一个未知的东西来分析它并了解它的内部部分。 利用自己数据库的知识来制定研究计划具有三大优势。

【解说】每块火星陨石都有不同的组成元素。 科研团队需要用酸溶解矿石,提取并精炼有效金属成分,并将其转化为固体制氧催化剂。 由于不同陨石中提取的元素种类和含量不同,需要机器化学家实现催化剂合成配方的智能优化和筛选。

【同期】中国科学技术大学微尺度国家研究中心副研究员朱庆

火星地壳的元素组成主要是铁,因此其铁含量非常高。 还有一些我们人类通常认为不适合作为催化金属的元素,例如镁和钙。 我们也将它们作为提取物,辅以少量的锰等其他微量物质,我们进行了优化组合。 依靠AI模型,我们可以从许多甚至数百万个可能的公式中进行选择。 筛选出更好的或性能更优越的催化剂配方。

【解说】朱庆表示,如果在300立方米的实验室屋顶上铺上由火星陨石制备的产氧电催化剂,通过太阳能发电进行化学反应产生氧气,只需要15分钟。几个小时才能让整个房间充满氧气。 里面的氧气浓度达到了人类生存的标准。

【同期】中国科学技术大学微尺度国家研究中心副研究员朱青

未来肯定会规划很多时间。 一是继续优化我们催化剂的性能。 我们会发现更多的矿石类型、更多的提纯工艺以及更多的合成步骤。 还有一个我们也在积极拓展它在其他领域的应用。 例如,深空探索实验室也找到了我们。 我们能不能做一些预备性的验证实验,比如在月球上,甚至给你一些小行星陨石? 样本,这是对未来的探索。

【解说】朱庆表示,这一成果成功展示了地外星系因地制宜创造化学物质的整个智能过程,为未来探索地外文明提供了新的技术手段,大大加快了发现新材料的进程。 也适用于其他应用方向。

张军、褚薇薇安徽合肥报道