Em 2000, o "químico de IA" da Universidade de Ciência e Tecnologia da China foi publicado na sub-revista Nature, que pode produzir oxigênio no ambiente marciano
Encontrar sinais de vida em Marte no passado e construir um habitat potencial para a sobrevivência em Marte é um objetivo de sonho para a humanidade.
A produção de oxigênio em Marte é um dos primeiros problemas que os humanos precisam resolver antes de se mudarem para Marte.
Embora a NASA já tenha verificado com sucesso que o oxigênio pode ser produzido localmente em Marte – o equipamento de geração de oxigênio a bordo do rover Perseverance produziu um total de 122 gramas de oxigênio em 16 experimentos de produção de oxigênio (equivalente à quantidade de oxigênio necessária para um cachorro respirar por 10 horas), ainda há muitas dificuldades em alcançar a produção de oxigênio em larga escala em Marte.
Agora, a inteligência artificial (IA) pode ser capaz de nos ajudar a enfrentar esse desafio. **
**Uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China desenvolveu um químico robótico de IA que pode fazer um catalisador a partir de um meteorito marciano, testar seu desempenho de produção de oxigênio e repetir o processo até que o melhor catalisador seja encontrado sem intervenção humana. **
Além disso, os pesquisadores demonstraram que o catalisador pode operar sob condições marcianas simuladas.
Na verdade, projetar um catalisador a partir de uma determinada lista de elementos requer explorar um vasto espaço químico, o que é uma tarefa assustadora para o modelo tradicional de "tentativa e erro". Por exemplo, usando 5 diferentes minérios nativos marcianos como matérias-primas, com base em uma combinação de porcentagem inteira de intervalos de 1%, existem 3764376 receitas possíveis, que teriam levado 2000 anos se o processo tivesse sido feito por trabalho humano.
相关研究论文以"Síntese automatizada de catalisadores produtores de oxigênio de meteoritos marcianos por um químico robótico de IA"为题,已发表在 Nature 子刊 Nature Synthesis上。
De acordo com os autores, os químicos de IA representam uma tecnologia promissora para a síntese no local de catalisadores em Marte, fornecendo uma prova de conceito para a produção de oxigênio e potencialmente influenciando futuras missões tripuladas a Marte.
Menos de 6 semanas, descubra a melhor fórmula
Como os propulsores de foguetes e os sistemas de suporte de vida consomem grandes quantidades de oxigênio, o fornecimento de oxigênio tornou-se a principal tarefa para as atividades humanas em Marte.
Evidências recentes da atividade da água aumentaram a probabilidade de produção de oxigênio em larga escala em Marte através de um processo de oxidação eletroquímica da água movido a energia solar, usando catalisadores de reação de evolução de oxigênio (REA).
No entanto, existem dois grandes desafios técnicos que devem ser superados para sintetizar catalisadores de REA utilizáveis a partir de matérias-primas marcianas locais. Em primeiro lugar, o sistema de síntese deve ser não tripulado e autónomo, uma vez que as longas distâncias astronómicas impedem os seres humanos de se dirigirem remotamente em tempo real e, em segundo lugar, deve estar equipado com inteligência científica para identificar eficientemente a melhor formulação catalisadora através de algoritmos de IA.
E os bots de IA parecem ser a única tecnologia viável para resolver esses dois desafios. Estes sistemas robóticos requerem um subsistema inteligente que possa adquirir conhecimentos químicos e formar modelos físicos preditivos.
Os químicos de IA desenvolvidos nesta pesquisa podem realizar a síntese automática e autônoma, que pode não apenas usar robôs móveis e 14 estações de trabalho químicas específicas para realizar todo o processo de síntese química, caracterização estrutural e testes de desempenho, mas também analisar os dados experimentais e dados de simulação de primeiros princípios obtidos pelo robô através de poderosos módulos de computação, combinados com algoritmos de aprendizado de máquina (ML) e modelos teóricos, para projetar a melhor formulação para tarefas de síntese química.
Para agilizar o trabalho dos químicos de IA em Marte, o estudo propõe um fluxo de trabalho bicamada para a síntese no local de eletrocatalisadores de REA. **A camada externa inclui 12 etapas de experimentação automatizada e gerenciamento de dados feitos por robôs e várias estações de trabalho químicas "inteligentes", e a camada interna inclui nove operações digitais sequenciais realizadas pelo "cérebro" de computação inteligente.
Figura: O fluxo de trabalho de um químico de IA que consiste em um robô móvel, um "cérebro" de computação, um servidor em nuvem e 14 estações de trabalho específicas para missões no local de Marte para projetar e produzir um sistema abrangente para eletrocatalisadores de REA.
De acordo com o artigo, a descoberta do químico de IA da receita de síntese ideal para eletrocatalisadores de alta entropia foi acelerada em 5 ordens de magnitude em comparação com o paradigma experimental tradicional de tentativa e erro.
Além disso, os pesquisadores projetaram um protocolo orientado por dados impulsionado por químicos de IA para demonstrar superioridade sobre os protocolos tradicionais de tentativa e erro ao projetar um catalisador OER de 6 elementos metálicos selecionados a partir de combinações 3764376.
De acordo com o artigo, durante um período de seis semanas, os químicos de IA usaram algoritmos de otimização de ML e Bayesian para aprender com quase 30.000 conjuntos de dados teóricos e 243 conjuntos de dados experimentais para construir um modelo preditivo que forneceu uma formulação promissora de catalisador de REA e as condições de síntese mais adequadas.
Oxigénio de Marte, IA ou "Catalisador"
Além da pequena quantidade de oxigénio que o MOXIE conseguiu produzir a bordo do Perseverance da NASA, em 2022, Vasco Guerra, físico da Universidade de Lisboa, em Portugal, e colegas também propuseram que mais oxigénio pudesse ser produzido usando um feixe de eletrões num reator de plasma.
Eles injetaram ar correspondente à pressão marciana e composição em um tubo de metal que converte cerca de 30% do ar em oxigênio emitindo um feixe de elétrons para a câmara de reação. Estudos estimam que o dispositivo pode produzir cerca de 14 gramas de oxigênio por hora, o suficiente para suportar 28 minutos de respiração.
No entanto, embora isso seja suficiente para sustentar um pequeno sistema de suporte de vida ou alimentar um pequeno foguete, uma missão tripulada a Marte exigirá equipamentos de geração de oxigênio em maior escala e mais eficientes.
**A NASA estima que uma equipe de 4 astronautas precisaria de cerca de uma tonelada de oxigênio para sobreviver em Marte por um ano, e cerca de 7 toneladas de oxigênio para decolar da superfície marciana e retornar à Terra. Portanto, a usina de geração de oxigênio do futuro pode precisar ser do tamanho de um carro e ser capaz de operar de forma confiável por um longo tempo. **
Os químicos de IA propostos neste estudo conseguiram um novo avanço na produção de oxigénio em Marte, fornecendo novas ideias para a produção de oxigénio em Marte, e talvez tornando possível produzir oxigénio em grande escala.
Nos últimos anos, a IA expandiu as possibilidades de exploração humana do universo. No futuro, a IA pode ser um "catalisador" para os humanos viverem em Marte.
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Em 2000, o "químico de IA" da Universidade de Ciência e Tecnologia da China foi publicado na sub-revista Nature, que pode produzir oxigênio no ambiente marciano
Fonte original: Manchetes Académicas
Encontrar sinais de vida em Marte no passado e construir um habitat potencial para a sobrevivência em Marte é um objetivo de sonho para a humanidade.
A produção de oxigênio em Marte é um dos primeiros problemas que os humanos precisam resolver antes de se mudarem para Marte.
Embora a NASA já tenha verificado com sucesso que o oxigênio pode ser produzido localmente em Marte – o equipamento de geração de oxigênio a bordo do rover Perseverance produziu um total de 122 gramas de oxigênio em 16 experimentos de produção de oxigênio (equivalente à quantidade de oxigênio necessária para um cachorro respirar por 10 horas), ainda há muitas dificuldades em alcançar a produção de oxigênio em larga escala em Marte.
Agora, a inteligência artificial (IA) pode ser capaz de nos ajudar a enfrentar esse desafio. **
**Uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China desenvolveu um químico robótico de IA que pode fazer um catalisador a partir de um meteorito marciano, testar seu desempenho de produção de oxigênio e repetir o processo até que o melhor catalisador seja encontrado sem intervenção humana. **
Além disso, os pesquisadores demonstraram que o catalisador pode operar sob condições marcianas simuladas.
Na verdade, projetar um catalisador a partir de uma determinada lista de elementos requer explorar um vasto espaço químico, o que é uma tarefa assustadora para o modelo tradicional de "tentativa e erro". Por exemplo, usando 5 diferentes minérios nativos marcianos como matérias-primas, com base em uma combinação de porcentagem inteira de intervalos de 1%, existem 3764376 receitas possíveis, que teriam levado 2000 anos se o processo tivesse sido feito por trabalho humano.
相关研究论文以"Síntese automatizada de catalisadores produtores de oxigênio de meteoritos marcianos por um químico robótico de IA"为题,已发表在 Nature 子刊 Nature Synthesis上。
Menos de 6 semanas, descubra a melhor fórmula
Como os propulsores de foguetes e os sistemas de suporte de vida consomem grandes quantidades de oxigênio, o fornecimento de oxigênio tornou-se a principal tarefa para as atividades humanas em Marte.
Evidências recentes da atividade da água aumentaram a probabilidade de produção de oxigênio em larga escala em Marte através de um processo de oxidação eletroquímica da água movido a energia solar, usando catalisadores de reação de evolução de oxigênio (REA).
No entanto, existem dois grandes desafios técnicos que devem ser superados para sintetizar catalisadores de REA utilizáveis a partir de matérias-primas marcianas locais. Em primeiro lugar, o sistema de síntese deve ser não tripulado e autónomo, uma vez que as longas distâncias astronómicas impedem os seres humanos de se dirigirem remotamente em tempo real e, em segundo lugar, deve estar equipado com inteligência científica para identificar eficientemente a melhor formulação catalisadora através de algoritmos de IA.
E os bots de IA parecem ser a única tecnologia viável para resolver esses dois desafios. Estes sistemas robóticos requerem um subsistema inteligente que possa adquirir conhecimentos químicos e formar modelos físicos preditivos.
Os químicos de IA desenvolvidos nesta pesquisa podem realizar a síntese automática e autônoma, que pode não apenas usar robôs móveis e 14 estações de trabalho químicas específicas para realizar todo o processo de síntese química, caracterização estrutural e testes de desempenho, mas também analisar os dados experimentais e dados de simulação de primeiros princípios obtidos pelo robô através de poderosos módulos de computação, combinados com algoritmos de aprendizado de máquina (ML) e modelos teóricos, para projetar a melhor formulação para tarefas de síntese química.
Para agilizar o trabalho dos químicos de IA em Marte, o estudo propõe um fluxo de trabalho bicamada para a síntese no local de eletrocatalisadores de REA. **A camada externa inclui 12 etapas de experimentação automatizada e gerenciamento de dados feitos por robôs e várias estações de trabalho químicas "inteligentes", e a camada interna inclui nove operações digitais sequenciais realizadas pelo "cérebro" de computação inteligente.
De acordo com o artigo, a descoberta do químico de IA da receita de síntese ideal para eletrocatalisadores de alta entropia foi acelerada em 5 ordens de magnitude em comparação com o paradigma experimental tradicional de tentativa e erro.
Além disso, os pesquisadores projetaram um protocolo orientado por dados impulsionado por químicos de IA para demonstrar superioridade sobre os protocolos tradicionais de tentativa e erro ao projetar um catalisador OER de 6 elementos metálicos selecionados a partir de combinações 3764376.
De acordo com o artigo, durante um período de seis semanas, os químicos de IA usaram algoritmos de otimização de ML e Bayesian para aprender com quase 30.000 conjuntos de dados teóricos e 243 conjuntos de dados experimentais para construir um modelo preditivo que forneceu uma formulação promissora de catalisador de REA e as condições de síntese mais adequadas.
Oxigénio de Marte, IA ou "Catalisador"
Além da pequena quantidade de oxigénio que o MOXIE conseguiu produzir a bordo do Perseverance da NASA, em 2022, Vasco Guerra, físico da Universidade de Lisboa, em Portugal, e colegas também propuseram que mais oxigénio pudesse ser produzido usando um feixe de eletrões num reator de plasma.
Eles injetaram ar correspondente à pressão marciana e composição em um tubo de metal que converte cerca de 30% do ar em oxigênio emitindo um feixe de elétrons para a câmara de reação. Estudos estimam que o dispositivo pode produzir cerca de 14 gramas de oxigênio por hora, o suficiente para suportar 28 minutos de respiração.
No entanto, embora isso seja suficiente para sustentar um pequeno sistema de suporte de vida ou alimentar um pequeno foguete, uma missão tripulada a Marte exigirá equipamentos de geração de oxigênio em maior escala e mais eficientes.
**A NASA estima que uma equipe de 4 astronautas precisaria de cerca de uma tonelada de oxigênio para sobreviver em Marte por um ano, e cerca de 7 toneladas de oxigênio para decolar da superfície marciana e retornar à Terra. Portanto, a usina de geração de oxigênio do futuro pode precisar ser do tamanho de um carro e ser capaz de operar de forma confiável por um longo tempo. **
Os químicos de IA propostos neste estudo conseguiram um novo avanço na produção de oxigénio em Marte, fornecendo novas ideias para a produção de oxigénio em Marte, e talvez tornando possível produzir oxigénio em grande escala.
Nos últimos anos, a IA expandiu as possibilidades de exploração humana do universo. No futuro, a IA pode ser um "catalisador" para os humanos viverem em Marte.
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