AZ 
Meqakitabxanalar süni intellektlə idarə olunan materialların kəşfini özünüidarəetmə laboratoriyalarından daha sürətli şəkildə dəyişdirə bilər
Amanda Morris, Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən
redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan
Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin
Nanopartikulların meqalibrasiyalarını xəritələşdirmək üçün İkinci Harmonik Nəsil Mikroskopiyasından istifadə etməklə, mürəkkəb material fəzalarında pyezoelektrik, optik aktiv qeyri-sentrosimmetrik perovskitlərin yerini tez bir zamanda aşkar etmək mümkündür. Kredit: Çad Mirkin/Şimal-Qərb Universiteti
Alimlər tezliklə yeni materiallar axtarışını dayandıra və onları sifarişlə dizayn etməyə başlaya bilərlər. Şimal-Qərb Universitetinin alimləri ilk dəfə olaraq nümayiş etdiriblər ki, meqalibralar – materialların kəşfini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirən alətlər – perspektivli yeni materialları aşkar etməkdən daha çox şey edə bilər . Onlar həmçinin alimlərə müəyyən xüsusiyyətlərə malik bu yeni materialları qəsdən dizayn etməyə kömək edə bilərlər.
Yeni bir araşdırmada, komanda, presləndikdə, əyildikdə və ya sıxıldıqda elektrik enerjisi istehsal edən bir material olan perspektivli bir pyezoelektrik namizədi müəyyən etmək üçün minlərlə kimyəvi birləşmə arasında axtarış aparmaq üçün meqalibrasiya platformasına meydan oxudu.
Daha sonra tədqiqatçılar platformadan istifadə edərək müəyyən bir temperaturda işləyən bir pyezoelektrik material hazırladılar. Platforma təkcə uğurlu deyil, həm də inanılmaz dərəcədə sürətli idi və bir neçə saat ərzində perspektivli bir materialın dizaynına imkan verdi.
Bu irəliləyiş, alimlərin ənənəvi yavaş sınaq və səhv yanaşmasından kənara çıxaraq, xüsusi xüsusiyyətlərə malik materialları sürətlə dizayn etməyə, sintez etməyə və sınaqdan keçirməyə keçə biləcəyi bir gələcəyə işarə edir. Eyni dərəcədə vacib olan odur ki, platforma növbəti nəsil materialları kəşf etməyə kömək etmək üçün süni intellekt (Sİ) sistemlərini öyrətmək üçün lazım olan geniş və yüksək keyfiyyətli məlumat dəstləri yarada bilər.
Tədqiqat Science Advances jurnalında dərc olunub .
“Meqalibrasiya formatı ilə materialları əvvəllər düşünüldüyündən daha sürətli sintez edə bilərik”, – deyə platformanı süni intellekt üçün meqalibrasiyalardan istifadə edən material kəşfi startapı olan Mattiq-dəki həmkarları ilə birlikdə icad edən və inkişaf etdirən Northwestern-dən Çad A. Mirkin bildirib.
“Biz tədqiqatçılara 30 dəqiqədən az müddətdə bir milyondan çox müxtəlif material nümunəsini nəzərdən keçirməyə imkan verən ikinci harmonik nəsil (SHG) mikroskopiyası adlanan bir texnikaya əsaslanan bir skrininq qabiliyyəti hazırlamışıq.”
“Bu tədqiqatda biz göstəririk ki, biz yalnız bir milyon müxtəlif materialdan ibarət kitabxana yarada bilmərik, həm də onları fərdi hissəciklər səviyyəsində araşdıra bilərik. Materialların kəşfinin meteorik yüksəlişinin şahidi olacağıq və bu, yalnız başlanğıcdır.”
Nanotexnologiya üzrə qabaqcıl olan Mirkin, Northwestern Universitetində George B. Rathmann Kimya Professoru, tibb (hematologiya və onkologiya) professoru və kimya və bioloji mühəndislik, biotibbi mühəndislik və materialşünaslıq və mühəndislik professorudur. O, burada Weinberg İncəsənət və Elmlər Kollecində, Northwestern Universitetinin Feinberg Tibb Məktəbində və McCormick Mühəndislik Məktəbində vəzifələrdə çalışıb. O, həmçinin Beynəlxalq Nanotexnologiya İnstitutunun təsisçi icraçı direktorudur.
Muxtar laboratoriyalara daha sürətli alternativ
İlk dəfə 2016-cı ildə Mirkinin komandası tərəfindən təqdim edilən meqalibrar platforma, illərlə davam edən yeni materiallar axtarışını tək bir günə yığışdıra bilər. Milyonlarla kiçik material namizədini eyni vaxtda tək bir çipdə sintez etməklə, platforma alimlərə ənənəvi sınaq və səhv metodları ilə praktik olmayan miqyasda kimyəvi imkanları araşdırmağa imkan verir.
Mirkin bu yanaşmanı robototexnika və süni intellektdən istifadə edərək yeni materialları təkrarlanan şəkildə təklif edən, inkişaf etdirən və sınaqdan keçirən avtomatlaşdırılmış sistemlər olan “özünüidarəetmə laboratoriyaları” ilə müqayisə etdi. Bu platformalar adətən addım-addım işləyir, bir təcrübəni digərindən sonra təkmilləşdirir. Lakin meqalibrasiya çoxlu sayda namizədi eyni vaxtda yaradaraq qiymətləndirərək çoxlu paralel yanaşma tətbiq edir.
Mirkin Tədqiqat Qrupunun aspirantı və tədqiqatın həmmüəllifi Jarod Beights bildirib ki, “Sprint sürətində hərəkət edən meqalibrasiya ilə müqayisədə özünü idarə edən laboratoriyalar əsasən sürünür. Bu laboratoriyalar bizim sürətlərimizlə və süni intellekt alqoritmlərinin öyrədilməsi üçün mütləq vacib olan məlumatların generasiyası ilə rəqabət apara bilməz.”
Məqsədli materialların dizaynı
Platformanın yeni materiallar kəşf etmək qabiliyyətini nümayiş etdirdikdən sonra, Mirkin meqalibrariyadan istifadə edərək müəyyən bir davranışa malik bir material dizayn etmək istədi. Bu məqsədə çatmaq üçün Mirkinin komandası ultrasəs görüntüləmə və sensorlardan hərəkət detektorlarına və enerji toplama cihazlarına qədər bir sıra texnologiyalarda istifadə olunan pyezoelektrik materiallara diqqət yetirdi.
Tədqiqatçılar platformadan istifadə edərək əvvəllər məlum olmayan, kimyəvi cəhətdən mürəkkəb bir material müəyyən etdilər ki, bu materialı ənənəvi təcrübələr və ya yeni yaranan özünüidarəetmə laboratoriyaları tərəfindən istifadə edilən daha təkrarlanan kəşf yanaşmaları vasitəsilə tapmaq olduqca çətin olardı.
Amma daha böyük irəliləyiş ardınca gəldi.
Kimyəvi tərkibdəki incə dəyişikliklərin performansa necə təsir etdiyini təhlil edərək , Mirkinin komandası material tərkibi ilə işləmə temperaturu arasında faydalı bir əlaqə aşkar etdi.
Bu fikirdən istifadə edərək, tədqiqatçılar funksiyasını 80 dərəcə Selsiyə (176 dərəcə Farengeyt) qədər saxlamaq üçün hazırlanmış bir pyezoelektrik material hazırladılar. Bir materialın performansını tənzimləmək qabiliyyəti, alimlərin temperatur həssas cihazlar da daxil olmaqla, müəyyən texnologiyalar və iş şəraiti üçün materialları uyğunlaşdırmağa başlaya bilmələri deməkdir.
Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .
Süni intellektlə idarə olunan kəşflərə təkan verir
Materialların kəşfindən əlavə, platforma süni intellektlə idarə olunan elmdə artan bir problemi həll etməyə kömək edir: real dünya təcrübələrindən qurulmuş böyük və yüksək keyfiyyətli məlumat dəstlərinə ehtiyac. Süni intellekt sistemləri yalnız onları öyrətmək üçün istifadə edilən məlumat dəstləri qədər güclüdür.
Alimlər materialların sintezini getdikcə avtomatlaşdıra bilsələr də, bu materialların necə davranması barədə mənalı məlumatların sürətlə toplanması əsas maneə olaraq qalır. Meqalibrasiya bu çətinliyin öhdəsindən gəlməyə kömək edə bilər.
Platforma çoxlu sayda materialı sürətlə yaratmaq və yoxlamaqla kimyanı performansla əlaqələndirən nəhəng məlumat dəstləri yarada bilər . Maşın öyrənmə alqoritmləri gizli nümunələri müəyyən etmək, perspektivli namizədləri proqnozlaşdırmaq və kəşflərin gələcəyini sürətləndirmək üçün bu tip strukturlaşdırılmış məlumata ehtiyac duyur.
Tədqiqatın həmmüəllifi, keçmiş Şimal-Qərb doktoranturasından sonrakı tədqiqatçı və hazırda Kolorado Boulder Universitetində mexaniki mühəndislik üzrə dosent vəzifəsində çalışan Jun Li bildirib ki, “Tədqiqatçılara sözün əsl mənasında bir milyon fərqli materiala baxmağa və bir milyon məlumat nöqtəsi yaratmağa imkan verən bir seçim qabiliyyəti hazırlamışıq.” “Bu məlumatlardan alqoritmlər öyrətmək üçün istifadə edə bilərik.”
Mirkin, süni intellektlə dəstəklənən materialların dizaynının növbəti dövrü üçün məlumat infrastrukturunun qurulmasına kömək edərək, meqalibrasiya yanaşmasını bir çox material və xüsusiyyət növlərinə genişləndirməyi nəzərdə tutur.
Mirkin dedi: “Pyezoelektriklər, kataliz və fotokataliz üçün materiallar tapdıq və hərtərəfli materialları kəşf etməyə davam edəcəyik”.
“Batareyalar, termoyadro və optika üçün materiallar tapmaq üçün bu prosesi təkrarlayacağıq. Dünyamız yeni materiallardan asılıdır və biz indiyə qədər material imkanlarının yalnız kiçik bir hissəsini araşdırmışıq.”
Nəşr detalları
Jun Li və digərləri, Meqalibrar sintez və sürətli qeyri-xətti optik skrininq yolu ilə tapılan yüksək entropiyalı 1D halid perovskit pyezoelektrikləri, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aee1359
Jurnal məlumatları: Elmin irəliləyişləri
Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən təmin edilir Bu hekayənin arxasında kim dayanır?
Qeb Klark
İngilis dili üzrə magistr dərəcəsi, 2021-ci ildən bəri mətn redaktoru, ali təhsil və səhiyyə sahəsində təcrübəyə malikdir. Etibarlı elm xəbərlərinə həsr olunub. Tam profil →
Robert Egan
Riyazi biologiya üzrə bakalavr, yaradıcı yazı üzrə magistr dərəcəsi. Elm və dilə dair unikal perspektivləri olan çox səyahət etmişəm. Tam profil →
Daha ətraflı araşdırın
Yüksək entropiyalı ərinti nanopartikül sintezində uzun müddətdir davam edən bir problemin həlli
