En el año 2000, el "químico de IA" de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China fue publicado en la subrevista Nature, que puede producir oxígeno en el entorno marciano
Encontrar signos de vida en Marte en el pasado y construir un hábitat potencial para la supervivencia en Marte es un objetivo de ensueño para la humanidad.
La producción de oxígeno en Marte es uno de los primeros problemas que los humanos deben resolver antes de mudarse a Marte.
Aunque la NASA ha verificado previamente con éxito que el oxígeno se puede producir localmente en Marte (el equipo de generación de oxígeno a bordo del rover Perseverance produjo un total de 122 gramos de oxígeno en 16 experimentos de producción de oxígeno (equivalente a la cantidad de oxígeno que necesita un cachorro para respirar durante 10 horas), todavía hay muchas dificultades para lograr la producción de oxígeno a gran escala en Marte.
Ahora, la inteligencia artificial (IA) puede ayudarnos a afrontar este reto. **
Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China ha desarrollado un químico robótico de IA que puede fabricar un catalizador a partir de un meteorito marciano, probar su rendimiento de producción de oxígeno y repetir el proceso hasta encontrar el mejor catalizador sin intervención humana. **
Además, los investigadores han demostrado que el catalizador puede operar en condiciones marcianas simuladas.
De hecho, diseñar un catalizador a partir de una lista determinada de elementos requiere explorar un vasto espacio químico, lo cual es una tarea desalentadora para el modelo tradicional de "prueba y error". Por ejemplo, utilizando 5 minerales nativos marcianos diferentes como materia prima, basados en una combinación de porcentaje entero de intervalos del 1%, hay 3764376 recetas posibles, que habrían llevado 2000 años si el proceso se hubiera realizado mediante mano de obra humana.
相关研究论文以"*Síntesis automatizada de catalizadores productores de oxígeno a partir de meteoritos marcianos por un químico robótico de IA * "为题,已发表在 * Naturaleza * 子刊 *Síntesis de la naturaleza *上。
Según los autores, los químicos de IA representan una tecnología prometedora para la síntesis in situ de catalizadores en Marte, proporcionando una prueba de concepto para la producción de oxígeno y potencialmente influyendo en futuras misiones tripuladas a Marte.
Menos de 6 semanas, descubre la mejor fórmula
Debido a que los propulsores de cohetes y los sistemas de soporte vital consumen grandes cantidades de oxígeno, el suministro de oxígeno se ha convertido en la tarea principal para las actividades humanas en Marte.
La evidencia reciente de la actividad del agua ha aumentado la probabilidad de producción de oxígeno a gran escala en Marte a través de un proceso electroquímico de oxidación del agua alimentado por energía solar, utilizando catalizadores de reacción de evolución de oxígeno (REA).
Sin embargo, hay dos grandes desafíos técnicos que deben superarse para sintetizar catalizadores REA utilizables a partir de materias primas marcianas locales. En primer lugar, el sistema de síntesis debe ser no tripulado y autónomo, ya que las largas distancias astronómicas impiden que los humanos dirijan de forma remota en tiempo real, y en segundo lugar, debe estar equipado con inteligencia científica para identificar de manera eficiente la mejor formulación de catalizadores a través de algoritmos de IA.
Y los bots de IA parecen ser la única tecnología viable para resolver ambos desafíos. Estos sistemas robóticos requieren un subsistema inteligente que pueda adquirir conocimientos químicos y formar modelos físicos predictivos.
Los químicos de IA desarrollados en esta investigación pueden realizar síntesis automática y autónoma, que no solo puede utilizar robots móviles y 14 estaciones de trabajo químicas específicas para realizar todo el proceso de síntesis química, caracterización estructural y pruebas de rendimiento, sino también analizar los datos experimentales y los datos de simulación de primeros principios obtenidos por el robot a través de potentes módulos informáticos, combinados con algoritmos de aprendizaje automático (ML) y modelos teóricos, para diseñar la mejor formulación para las tareas de síntesis química.
Para agilizar el trabajo de los químicos de IA en Marte, el estudio propone un flujo de trabajo bicapa para la síntesis in situ de electrocatalizadores REA. ** La capa externa incluye 12 pasos de experimentación automatizada y gestión de datos realizada por robots y varias estaciones de trabajo químicas "inteligentes", y la capa interna incluye nueve operaciones digitales secuenciales realizadas por el "cerebro" informático inteligente.
Figura: El flujo de trabajo de un químico de IA que consta de un robot móvil, un "cerebro" informático, un servidor en la nube y 14 estaciones de trabajo específicas de la misión en el sitio de Marte para diseñar y producir un sistema integral para electrocatalizadores REA.
Según el artículo, el descubrimiento por parte del químico de IA de la receta de síntesis óptima para electrocatalizadores de alta entropía se aceleró en 5 órdenes de magnitud en comparación con el paradigma experimental tradicional de prueba y error.
Además, los investigadores diseñaron un protocolo basado en datos impulsado por químicos de IA para demostrar la superioridad sobre los protocolos tradicionales de prueba y error en el diseño de un catalizador REA de 6 elementos metálicos seleccionados de 3764376 combinaciones.
Según el documento, durante un período de seis semanas, los químicos de IA utilizaron algoritmos de optimización bayesiana y de aprendizaje automático para aprender de casi 30.000 conjuntos de datos teóricos y 243 conjuntos de datos experimentales para construir un modelo predictivo que proporcionara una formulación de catalizador REA prometedora y las condiciones de síntesis más adecuadas.
Oxígeno de Marte, IA o "catalizador"
Además de la pequeña cantidad de oxígeno que MOXIE logró producir a bordo del Perseverance de la NASA, en 2022, Vasco Guerra, físico de la Universidad de Lisboa en Portugal, y sus colegas también propusieron que se podría producir más oxígeno utilizando un haz de electrones en un reactor de plasma.
Inyectaron aire que coincide con la presión y la composición marcianas en un tubo de metal que convierte aproximadamente el 30 por ciento del aire en oxígeno mediante la emisión de un haz de electrones en la cámara de reacción. Los estudios estiman que el dispositivo puede producir alrededor de 14 gramos de oxígeno por hora, suficiente para soportar 28 minutos de respiración.
Sin embargo, si bien esto es suficiente para mantener un pequeño sistema de soporte vital o alimentar un cohete pequeño, una misión tripulada a Marte requerirá equipos de generación de oxígeno a mayor escala y más eficientes.
La NASA estima que un equipo de 4 astronautas necesitaría alrededor de una tonelada de oxígeno para sobrevivir en Marte durante un año, y alrededor de 7 toneladas de oxígeno para despegar de la superficie marciana y regresar a la Tierra. Por lo tanto, es posible que la planta de generación de oxígeno del futuro deba tener el tamaño de un automóvil y poder funcionar de manera confiable durante mucho tiempo. **
Los químicos de IA propuestos en este estudio han logrado un nuevo avance en la producción de oxígeno en Marte, proporcionando nuevas ideas para la producción de oxígeno en Marte, y quizás haciendo posible la producción de oxígeno a gran escala.
En los últimos años, la IA ha ampliado las posibilidades de exploración humana del universo. En el futuro, la IA puede ser un "catalizador" para que los humanos vivan en Marte.
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En el año 2000, el "químico de IA" de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China fue publicado en la subrevista Nature, que puede producir oxígeno en el entorno marciano
Fuente original: Academic Headlines
Encontrar signos de vida en Marte en el pasado y construir un hábitat potencial para la supervivencia en Marte es un objetivo de ensueño para la humanidad.
La producción de oxígeno en Marte es uno de los primeros problemas que los humanos deben resolver antes de mudarse a Marte.
Aunque la NASA ha verificado previamente con éxito que el oxígeno se puede producir localmente en Marte (el equipo de generación de oxígeno a bordo del rover Perseverance produjo un total de 122 gramos de oxígeno en 16 experimentos de producción de oxígeno (equivalente a la cantidad de oxígeno que necesita un cachorro para respirar durante 10 horas), todavía hay muchas dificultades para lograr la producción de oxígeno a gran escala en Marte.
Ahora, la inteligencia artificial (IA) puede ayudarnos a afrontar este reto. **
Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China ha desarrollado un químico robótico de IA que puede fabricar un catalizador a partir de un meteorito marciano, probar su rendimiento de producción de oxígeno y repetir el proceso hasta encontrar el mejor catalizador sin intervención humana. **
Además, los investigadores han demostrado que el catalizador puede operar en condiciones marcianas simuladas.
De hecho, diseñar un catalizador a partir de una lista determinada de elementos requiere explorar un vasto espacio químico, lo cual es una tarea desalentadora para el modelo tradicional de "prueba y error". Por ejemplo, utilizando 5 minerales nativos marcianos diferentes como materia prima, basados en una combinación de porcentaje entero de intervalos del 1%, hay 3764376 recetas posibles, que habrían llevado 2000 años si el proceso se hubiera realizado mediante mano de obra humana.
相关研究论文以"*Síntesis automatizada de catalizadores productores de oxígeno a partir de meteoritos marcianos por un químico robótico de IA * "为题,已发表在 * Naturaleza * 子刊 *Síntesis de la naturaleza *上。
Menos de 6 semanas, descubre la mejor fórmula
Debido a que los propulsores de cohetes y los sistemas de soporte vital consumen grandes cantidades de oxígeno, el suministro de oxígeno se ha convertido en la tarea principal para las actividades humanas en Marte.
La evidencia reciente de la actividad del agua ha aumentado la probabilidad de producción de oxígeno a gran escala en Marte a través de un proceso electroquímico de oxidación del agua alimentado por energía solar, utilizando catalizadores de reacción de evolución de oxígeno (REA).
Sin embargo, hay dos grandes desafíos técnicos que deben superarse para sintetizar catalizadores REA utilizables a partir de materias primas marcianas locales. En primer lugar, el sistema de síntesis debe ser no tripulado y autónomo, ya que las largas distancias astronómicas impiden que los humanos dirijan de forma remota en tiempo real, y en segundo lugar, debe estar equipado con inteligencia científica para identificar de manera eficiente la mejor formulación de catalizadores a través de algoritmos de IA.
Y los bots de IA parecen ser la única tecnología viable para resolver ambos desafíos. Estos sistemas robóticos requieren un subsistema inteligente que pueda adquirir conocimientos químicos y formar modelos físicos predictivos.
Los químicos de IA desarrollados en esta investigación pueden realizar síntesis automática y autónoma, que no solo puede utilizar robots móviles y 14 estaciones de trabajo químicas específicas para realizar todo el proceso de síntesis química, caracterización estructural y pruebas de rendimiento, sino también analizar los datos experimentales y los datos de simulación de primeros principios obtenidos por el robot a través de potentes módulos informáticos, combinados con algoritmos de aprendizaje automático (ML) y modelos teóricos, para diseñar la mejor formulación para las tareas de síntesis química.
Para agilizar el trabajo de los químicos de IA en Marte, el estudio propone un flujo de trabajo bicapa para la síntesis in situ de electrocatalizadores REA. ** La capa externa incluye 12 pasos de experimentación automatizada y gestión de datos realizada por robots y varias estaciones de trabajo químicas "inteligentes", y la capa interna incluye nueve operaciones digitales secuenciales realizadas por el "cerebro" informático inteligente.
Según el artículo, el descubrimiento por parte del químico de IA de la receta de síntesis óptima para electrocatalizadores de alta entropía se aceleró en 5 órdenes de magnitud en comparación con el paradigma experimental tradicional de prueba y error.
Además, los investigadores diseñaron un protocolo basado en datos impulsado por químicos de IA para demostrar la superioridad sobre los protocolos tradicionales de prueba y error en el diseño de un catalizador REA de 6 elementos metálicos seleccionados de 3764376 combinaciones.
Según el documento, durante un período de seis semanas, los químicos de IA utilizaron algoritmos de optimización bayesiana y de aprendizaje automático para aprender de casi 30.000 conjuntos de datos teóricos y 243 conjuntos de datos experimentales para construir un modelo predictivo que proporcionara una formulación de catalizador REA prometedora y las condiciones de síntesis más adecuadas.
Oxígeno de Marte, IA o "catalizador"
Además de la pequeña cantidad de oxígeno que MOXIE logró producir a bordo del Perseverance de la NASA, en 2022, Vasco Guerra, físico de la Universidad de Lisboa en Portugal, y sus colegas también propusieron que se podría producir más oxígeno utilizando un haz de electrones en un reactor de plasma.
Inyectaron aire que coincide con la presión y la composición marcianas en un tubo de metal que convierte aproximadamente el 30 por ciento del aire en oxígeno mediante la emisión de un haz de electrones en la cámara de reacción. Los estudios estiman que el dispositivo puede producir alrededor de 14 gramos de oxígeno por hora, suficiente para soportar 28 minutos de respiración.
Sin embargo, si bien esto es suficiente para mantener un pequeño sistema de soporte vital o alimentar un cohete pequeño, una misión tripulada a Marte requerirá equipos de generación de oxígeno a mayor escala y más eficientes.
La NASA estima que un equipo de 4 astronautas necesitaría alrededor de una tonelada de oxígeno para sobrevivir en Marte durante un año, y alrededor de 7 toneladas de oxígeno para despegar de la superficie marciana y regresar a la Tierra. Por lo tanto, es posible que la planta de generación de oxígeno del futuro deba tener el tamaño de un automóvil y poder funcionar de manera confiable durante mucho tiempo. **
Los químicos de IA propuestos en este estudio han logrado un nuevo avance en la producción de oxígeno en Marte, proporcionando nuevas ideas para la producción de oxígeno en Marte, y quizás haciendo posible la producción de oxígeno a gran escala.
En los últimos años, la IA ha ampliado las posibilidades de exploración humana del universo. En el futuro, la IA puede ser un "catalizador" para que los humanos vivan en Marte.
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