В 2000 году в поджурнале Nature была опубликована работа «ИИ-химика» из Университета науки и технологий Китая, которая может производить кислород в марсианской среде
Найти признаки жизни на Марсе в прошлом и построить потенциальную среду обитания для выживания на Марсе — цель мечты человечества.
Производство кислорода на Марсе — одна из первых проблем, которую человечество должно решить перед переселением на Марс.
Несмотря на то, что НАСА ранее успешно подтвердило, что кислород может быть произведен локально на Марсе – оборудование для производства кислорода на борту марсохода Perseverance произвело в общей сложности 122 грамма кислорода в 16 экспериментах по производству кислорода (эквивалентно количеству кислорода, необходимому щенку, чтобы дышать в течение 10 часов), все еще существует много трудностей в достижении крупномасштабного производства кислорода на Марсе.
Теперь искусственный интеллект (ИИ) может помочь нам справиться с этой задачей. **
Исследовательская группа во главе с Университетом науки и технологий Китая разработала робота-химика с искусственным интеллектом, который может сделать катализатор из марсианского метеорита, проверить его производительность по производству кислорода и повторять процесс до тех пор, пока не будет найден лучший катализатор без вмешательства человека. **
Кроме того, исследователи продемонстрировали, что катализатор может работать в смоделированных марсианских условиях.
На самом деле, разработка катализатора из заданного списка элементов требует исследования обширного химического пространства, что является сложной задачей для традиционной модели «проб и ошибок». Например, используя 5 различных марсианских руд в качестве сырья, основанных на целочисленной процентной комбинации интервалов в 1%, существует 3764376 возможных рецептов, которые заняли бы 2000 лет, если бы процесс выполнялся человеческим трудом.
相关研究论文以"* Автоматизированный синтез кислород-продуцирующих катализаторов из марсианских метеоритов роботом-химиком с искусственным интеллектом*"为题,已发表在 Nature 子刊 Nature Synthesis上。
По словам авторов, химики с искусственным интеллектом представляют собой многообещающую технологию синтеза катализаторов на Марсе, обеспечивающую доказательство концепции производства кислорода и потенциально влияющую на будущие пилотируемые миссии на Марс.
Менее 6 недель, узнайте лучшую формулу
Поскольку ракетное топливо и системы жизнеобеспечения потребляют большое количество кислорода, снабжение кислородом стало основной задачей человеческой деятельности на Марсе.
Недавние данные об активности воды увеличили вероятность крупномасштабного производства кислорода на Марсе с помощью электрохимического процесса окисления воды на солнечной энергии с использованием катализаторов реакции выделения кислорода (OER).
Тем не менее, существуют две основные технические проблемы, которые необходимо преодолеть, чтобы синтезировать пригодные для использования катализаторы ООР из местного марсианского сырья. Во-первых, система синтеза должна быть беспилотной и автономной, так как большие астрономические расстояния не позволяют людям управлять дистанционно в режиме реального времени, а во-вторых, она должна быть оснащена научным интеллектом для эффективного определения наилучшей формулы катализатора с помощью алгоритмов искусственного интеллекта.
И боты с искусственным интеллектом, похоже, являются единственной жизнеспособной технологией, способной решить обе эти проблемы. Эти роботизированные системы требуют интеллектуальной подсистемы, которая может получать химические знания и формировать прогностические физические модели.
Химики с искусственным интеллектом, разработанные в этом исследовании, могут реализовать автоматический и автономный синтез, который может не только использовать мобильных роботов и 14 химических рабочих станций для выполнения всего процесса химического синтеза, структурных характеристик и эксплуатационных испытаний, но и анализировать экспериментальные данные и данные моделирования основных принципов, полученные роботом с помощью мощных вычислительных модулей в сочетании с алгоритмами машинного обучения (ML) и теоретическими моделями, чтобы разработать наилучшую формулу для задач химического синтеза.
Чтобы оптимизировать работу химиков ИИ на Марсе, в исследовании предлагается двухслойный рабочий процесс для синтеза электрокатализаторов ООР на месте. ** Внешний слой включает в себя 12 этапов автоматизированных экспериментов и управления данными, выполняемых роботами и различными «умными» химическими рабочими станциями, а внутренний уровень включает девять последовательных цифровых операций, выполняемых интеллектуальным вычислительным «мозгом».
Рабочий процесс химика с искусственным интеллектом, состоящий из мобильного робота, вычислительного «мозга», облачного сервера и 14 рабочих станций на Марсе для разработки и производства всеобъемлющей системы для электрокатализаторов ООР.
Согласно документу, открытие химиком ИИ оптимального рецепта синтеза высокоэнтропийных электрокатализаторов было ускорено на 5 порядков по сравнению с традиционной экспериментальной парадигмой проб и ошибок.
Кроме того, исследователи разработали протокол на основе данных, управляемый химиками ИИ, чтобы продемонстрировать превосходство над традиционными протоколами проб и ошибок при разработке катализатора ООР из 6 металлических элементов, выбранных из 3764376 комбинаций.
Согласно документу, в течение шести недель химики ИИ использовали алгоритмы машинного обучения и байесовской оптимизации, чтобы изучить почти 30 000 теоретических наборов данных и 243 экспериментальных набора данных для создания прогностической модели, которая предоставила многообещающую формулу катализатора ООР и наиболее подходящие условия синтеза.
Марсианский кислород, ИИ или "Катализатор"
В дополнение к небольшому количеству кислорода, которое MOXIE удалось произвести на борту Perseverance НАСА, в 2022 году Васко Гуэрра, физик из Лиссабонского университета в Португалии, и его коллеги также предположили, что больше кислорода можно получить с помощью электронного пучка в плазменном реакторе.
Они впрыскивали воздух, соответствующий марсианскому давлению и составу, в металлическую трубку, которая превращает около 30 процентов воздуха в кислород, испуская электронный пучок в реакционную камеру. Исследования показывают, что устройство может производить около 14 граммов кислорода в час, что достаточно для поддержания дыхания в течение 28 минут.
Однако, хотя этого достаточно для поддержания небольшой системы жизнеобеспечения или заправки небольшой ракеты, пилотируемая миссия на Марс потребует более масштабного и эффективного оборудования для производства кислорода.
По оценкам НАСА, команде из 4 астронавтов потребуется около тонны кислорода, чтобы выжить на Марсе в течение года, и около 7 тонн кислорода, чтобы взлететь с поверхности Марса и вернуться на Землю. Таким образом, установка по производству кислорода будущего, возможно, должна быть размером с автомобиль и иметь возможность надежно работать в течение длительного времени. **
Химики с искусственным интеллектом, предложенные в этом исследовании, добились нового прорыва в производстве кислорода на Марсе, предоставив новые идеи для производства кислорода на Марсе, и, возможно, сделав возможным производство кислорода в больших масштабах.
В последние годы ИИ расширил возможности человека по исследованию Вселенной. В будущем ИИ может стать «катализатором» для жизни людей на Марсе.
Ссылка на статью:
Посмотреть Оригинал
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
В 2000 году в поджурнале Nature была опубликована работа «ИИ-химика» из Университета науки и технологий Китая, которая может производить кислород в марсианской среде
Первоисточник: Academic Headlines
Найти признаки жизни на Марсе в прошлом и построить потенциальную среду обитания для выживания на Марсе — цель мечты человечества.
Производство кислорода на Марсе — одна из первых проблем, которую человечество должно решить перед переселением на Марс.
Несмотря на то, что НАСА ранее успешно подтвердило, что кислород может быть произведен локально на Марсе – оборудование для производства кислорода на борту марсохода Perseverance произвело в общей сложности 122 грамма кислорода в 16 экспериментах по производству кислорода (эквивалентно количеству кислорода, необходимому щенку, чтобы дышать в течение 10 часов), все еще существует много трудностей в достижении крупномасштабного производства кислорода на Марсе.
Теперь искусственный интеллект (ИИ) может помочь нам справиться с этой задачей. **
Исследовательская группа во главе с Университетом науки и технологий Китая разработала робота-химика с искусственным интеллектом, который может сделать катализатор из марсианского метеорита, проверить его производительность по производству кислорода и повторять процесс до тех пор, пока не будет найден лучший катализатор без вмешательства человека. **
Кроме того, исследователи продемонстрировали, что катализатор может работать в смоделированных марсианских условиях.
На самом деле, разработка катализатора из заданного списка элементов требует исследования обширного химического пространства, что является сложной задачей для традиционной модели «проб и ошибок». Например, используя 5 различных марсианских руд в качестве сырья, основанных на целочисленной процентной комбинации интервалов в 1%, существует 3764376 возможных рецептов, которые заняли бы 2000 лет, если бы процесс выполнялся человеческим трудом.
相关研究论文以"* Автоматизированный синтез кислород-продуцирующих катализаторов из марсианских метеоритов роботом-химиком с искусственным интеллектом*"为题,已发表在 Nature 子刊 Nature Synthesis上。
Менее 6 недель, узнайте лучшую формулу
Поскольку ракетное топливо и системы жизнеобеспечения потребляют большое количество кислорода, снабжение кислородом стало основной задачей человеческой деятельности на Марсе.
Недавние данные об активности воды увеличили вероятность крупномасштабного производства кислорода на Марсе с помощью электрохимического процесса окисления воды на солнечной энергии с использованием катализаторов реакции выделения кислорода (OER).
Тем не менее, существуют две основные технические проблемы, которые необходимо преодолеть, чтобы синтезировать пригодные для использования катализаторы ООР из местного марсианского сырья. Во-первых, система синтеза должна быть беспилотной и автономной, так как большие астрономические расстояния не позволяют людям управлять дистанционно в режиме реального времени, а во-вторых, она должна быть оснащена научным интеллектом для эффективного определения наилучшей формулы катализатора с помощью алгоритмов искусственного интеллекта.
И боты с искусственным интеллектом, похоже, являются единственной жизнеспособной технологией, способной решить обе эти проблемы. Эти роботизированные системы требуют интеллектуальной подсистемы, которая может получать химические знания и формировать прогностические физические модели.
Химики с искусственным интеллектом, разработанные в этом исследовании, могут реализовать автоматический и автономный синтез, который может не только использовать мобильных роботов и 14 химических рабочих станций для выполнения всего процесса химического синтеза, структурных характеристик и эксплуатационных испытаний, но и анализировать экспериментальные данные и данные моделирования основных принципов, полученные роботом с помощью мощных вычислительных модулей в сочетании с алгоритмами машинного обучения (ML) и теоретическими моделями, чтобы разработать наилучшую формулу для задач химического синтеза.
Чтобы оптимизировать работу химиков ИИ на Марсе, в исследовании предлагается двухслойный рабочий процесс для синтеза электрокатализаторов ООР на месте. ** Внешний слой включает в себя 12 этапов автоматизированных экспериментов и управления данными, выполняемых роботами и различными «умными» химическими рабочими станциями, а внутренний уровень включает девять последовательных цифровых операций, выполняемых интеллектуальным вычислительным «мозгом».
Согласно документу, открытие химиком ИИ оптимального рецепта синтеза высокоэнтропийных электрокатализаторов было ускорено на 5 порядков по сравнению с традиционной экспериментальной парадигмой проб и ошибок.
Кроме того, исследователи разработали протокол на основе данных, управляемый химиками ИИ, чтобы продемонстрировать превосходство над традиционными протоколами проб и ошибок при разработке катализатора ООР из 6 металлических элементов, выбранных из 3764376 комбинаций.
Согласно документу, в течение шести недель химики ИИ использовали алгоритмы машинного обучения и байесовской оптимизации, чтобы изучить почти 30 000 теоретических наборов данных и 243 экспериментальных набора данных для создания прогностической модели, которая предоставила многообещающую формулу катализатора ООР и наиболее подходящие условия синтеза.
Марсианский кислород, ИИ или "Катализатор"
В дополнение к небольшому количеству кислорода, которое MOXIE удалось произвести на борту Perseverance НАСА, в 2022 году Васко Гуэрра, физик из Лиссабонского университета в Португалии, и его коллеги также предположили, что больше кислорода можно получить с помощью электронного пучка в плазменном реакторе.
Они впрыскивали воздух, соответствующий марсианскому давлению и составу, в металлическую трубку, которая превращает около 30 процентов воздуха в кислород, испуская электронный пучок в реакционную камеру. Исследования показывают, что устройство может производить около 14 граммов кислорода в час, что достаточно для поддержания дыхания в течение 28 минут.
Однако, хотя этого достаточно для поддержания небольшой системы жизнеобеспечения или заправки небольшой ракеты, пилотируемая миссия на Марс потребует более масштабного и эффективного оборудования для производства кислорода.
По оценкам НАСА, команде из 4 астронавтов потребуется около тонны кислорода, чтобы выжить на Марсе в течение года, и около 7 тонн кислорода, чтобы взлететь с поверхности Марса и вернуться на Землю. Таким образом, установка по производству кислорода будущего, возможно, должна быть размером с автомобиль и иметь возможность надежно работать в течение длительного времени. **
Химики с искусственным интеллектом, предложенные в этом исследовании, добились нового прорыва в производстве кислорода на Марсе, предоставив новые идеи для производства кислорода на Марсе, и, возможно, сделав возможным производство кислорода в больших масштабах.
В последние годы ИИ расширил возможности человека по исследованию Вселенной. В будущем ИИ может стать «катализатором» для жизни людей на Марсе.
Ссылка на статью: