Năm 2000, "nhà hóa học AI" của Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã được công bố trên tạp chí phụ Nature, có thể tạo ra oxy trong môi trường sao Hỏa
Tìm kiếm dấu hiệu của sự sống trên sao Hỏa trong quá khứ và xây dựng một môi trường sống tiềm năng để sinh tồn trên sao Hỏa là một mục tiêu mơ ước của nhân loại.
Sản xuất oxy trên sao Hỏa là một trong những vấn đề đầu tiên mà con người cần giải quyết trước khi di chuyển lên sao Hỏa.
Mặc dù NASA trước đây đã xác minh thành công rằng oxy có thể được sản xuất tại địa phương trên sao Hỏa - thiết bị tạo oxy trên tàu thám hiểm Perseverance đã tạo ra tổng cộng 122 gram oxy trong 16 thí nghiệm sản xuất oxy (tương đương với lượng oxy cần thiết cho một con để thở trong 10 giờ), vẫn còn nhiều khó khăn trong việc đạt được sản xuất oxy quy mô lớn trên sao Hỏa.
Giờ đây, trí tuệ nhân tạo (AI) có thể giúp chúng ta đáp ứng thách thức này. **
** Một nhóm nghiên cứu do Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc dẫn đầu đã phát triển một nhà hóa học AI robot có thể tạo ra chất xúc tác từ thiên thạch sao Hỏa, kiểm tra hiệu suất sản xuất oxy của nó và lặp lại quy trình cho đến khi tìm thấy chất xúc tác tốt nhất mà không cần sự can thiệp của con người. **
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng chất xúc tác có thể hoạt động trong điều kiện sao Hỏa mô phỏng.
Trên thực tế, việc thiết kế một chất xúc tác từ một danh sách các nguyên tố nhất định đòi hỏi phải khám phá một không gian hóa học rộng lớn, đây là một nhiệm vụ khó khăn đối với mô hình "thử và sai" truyền thống. Ví dụ, sử dụng 5 loại quặng bản địa sao Hỏa khác nhau làm nguyên liệu thô, dựa trên kết hợp tỷ lệ phần trăm nguyên của các khoảng 1%, có 3764376 công thức có thể, sẽ mất 2000 năm nếu quá trình này được thực hiện bằng lao động của con người.
相关研究论文以"*Tự động tổng hợp các chất xúc tác sản xuất oxy từ thiên thạch sao Hỏa bởi một nhà hóa học AI robot *"为题,已发表在 Nature 子刊 Nature Synthesis上。
Theo các tác giả, các nhà hóa học AI đại diện cho một công nghệ đầy hứa hẹn để tổng hợp các chất xúc tác tại chỗ trên sao Hỏa, cung cấp bằng chứng về khái niệm sản xuất oxy và có khả năng ảnh hưởng đến các sứ mệnh có người lái trong tương lai lên sao Hỏa.
** Dưới 6 tuần, hãy tìm ra công thức tốt hơn **
Bởi vì nhiên liệu tên lửa và hệ thống hỗ trợ sự sống tiêu thụ một lượng lớn oxy, việc cung cấp oxy đã trở thành nhiệm vụ chính cho các hoạt động của con người trên sao Hỏa.
Bằng chứng gần đây về hoạt động của nước đã làm tăng khả năng sản xuất oxy quy mô lớn trên sao Hỏa thông qua quá trình oxy hóa nước điện hóa chạy bằng năng lượng mặt trời, sử dụng chất xúc tác phản ứng tiến hóa oxy (OER).
Tuy nhiên, có hai thách thức kỹ thuật lớn phải vượt qua để tổng hợp các chất xúc tác OER có thể sử dụng được từ các nguyên liệu thô địa phương trên sao Hỏa. Thứ nhất, hệ thống tổng hợp phải không người lái và tự động, vì khoảng cách thiên văn dài ngăn cản con người chỉ đạo từ xa trong thời gian thực, và thứ hai, nó cần được trang bị trí thông minh khoa học để xác định hiệu quả công thức xúc tác tốt nhất thông qua các thuật toán AI.
Và các bot AI dường như là công nghệ khả thi duy nhất để giải quyết cả hai thách thức này. Những hệ thống robot này đòi hỏi một hệ thống con thông minh có thể có được kiến thức hóa học và hình thành các mô hình vật lý dự đoán.
Các nhà hóa học AI được phát triển trong nghiên cứu này có thể thực hiện tổng hợp tự động và tự động, không chỉ có thể sử dụng robot di động và 14 máy trạm hóa học dành riêng cho nhiệm vụ để thực hiện toàn bộ quá trình tổng hợp hóa học, đặc tính cấu trúc và kiểm tra hiệu suất, mà còn phân tích dữ liệu thí nghiệm và dữ liệu mô phỏng nguyên tắc đầu tiên mà robot thu được thông qua các mô-đun tính toán mạnh mẽ, kết hợp với thuật toán học máy (ML) và mô hình lý thuyết, để thiết kế công thức tốt nhất cho các nhiệm vụ tổng hợp hóa học.
Để hợp lý hóa công việc của các nhà hóa học AI trên sao Hỏa, nghiên cứu đề xuất một quy trình làm việc hai lớp để tổng hợp tại chỗ các chất điện xúc tác OER. **Lớp bên ngoài bao gồm 12 bước thử nghiệm tự động và quản lý dữ liệu được thực hiện bởi robot và các máy trạm hóa học "thông minh" khác nhau, và lớp bên trong bao gồm chín hoạt động kỹ thuật số tuần tự được thực hiện bởi "bộ não" điện toán thông minh.
Hình: Quy trình làm việc của một nhà hóa học AI bao gồm một robot di động, một "bộ não" điện toán, một máy chủ đám mây và 14 máy trạm dành riêng cho nhiệm vụ tại địa điểm sao Hỏa để thiết kế và sản xuất một hệ thống toàn diện cho các chất điện xúc tác OER.
Theo bài báo, khám phá của nhà hóa học AI về công thức tổng hợp tối ưu cho các chất điện xúc tác entropy cao đã được tăng tốc 5 bậc độ lớn so với mô hình thí nghiệm thử và sai truyền thống.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một giao thức dựa trên dữ liệu được điều khiển bởi các nhà hóa học AI để chứng minh tính ưu việt so với các giao thức thử và sai truyền thống trong việc thiết kế chất xúc tác OER gồm 6 nguyên tố kim loại được chọn từ các tổ hợp 3764376.
Theo bài báo, trong khoảng thời gian sáu tuần, các nhà hóa học AI đã sử dụng các thuật toán tối ưu hóa ML và Bayes để học hỏi từ gần 30.000 bộ dữ liệu lý thuyết và 243 bộ dữ liệu thực nghiệm để xây dựng một mô hình dự đoán cung cấp một công thức xúc tác OER đầy hứa hẹn và các điều kiện tổng hợp phù hợp nhất.
** Oxy sao Hỏa, AI hoặc "Chất xúc tác"**
Ngoài lượng oxy nhỏ mà MOXIE quản lý để sản xuất trên tàu Perseverance của NASA, vào năm 2022, Vasco Guerra, nhà vật lý tại Đại học Lisbon ở Bồ Đào Nha, và các đồng nghiệp cũng đề xuất rằng có thể tạo ra nhiều oxy hơn bằng cách sử dụng chùm electron trong lò phản ứng plasma.
Họ bơm không khí phù hợp với áp suất và thành phần sao Hỏa vào một ống kim loại chuyển đổi khoảng 30% không khí thành oxy bằng cách phát ra một chùm electron vào buồng phản ứng. Các nghiên cứu ước tính rằng thiết bị có thể sản xuất khoảng 14 gram oxy mỗi giờ, đủ để hỗ trợ 28 phút thở.
Tuy nhiên, trong khi điều này là đủ để duy trì một hệ thống hỗ trợ sự sống nhỏ hoặc cung cấp nhiên liệu cho một tên lửa nhỏ, một sứ mệnh có người lái lên sao Hỏa sẽ đòi hỏi thiết bị tạo oxy quy mô lớn hơn và hiệu quả hơn.
NASA ước tính rằng một nhóm gồm 4 phi hành gia sẽ cần khoảng một tấn oxy để tồn tại trên sao Hỏa trong một năm và khoảng 7 tấn oxy để cất cánh từ bề mặt sao Hỏa và trở về Trái đất. Do đó, nhà máy tạo oxy trong tương lai có thể cần phải có kích thước của một chiếc ô tô và có thể hoạt động đáng tin cậy trong một thời gian dài. **
Các nhà hóa học AI được đề xuất trong nghiên cứu này đã đạt được một bước đột phá mới trong sản xuất oxy trên sao Hỏa, cung cấp những ý tưởng mới cho việc sản xuất oxy trên sao Hỏa, ** và có lẽ làm cho nó có thể sản xuất oxy trên quy mô lớn **.
Trong những năm gần đây, AI đã mở rộng khả năng khám phá vũ trụ của con người. Trong tương lai, AI có thể là "chất xúc tác" để con người sống trên sao Hỏa.
Liên kết giấy:
Xem bản gốc
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Năm 2000, "nhà hóa học AI" của Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã được công bố trên tạp chí phụ Nature, có thể tạo ra oxy trong môi trường sao Hỏa
Nguồn gốc: Academic Headlines
Tìm kiếm dấu hiệu của sự sống trên sao Hỏa trong quá khứ và xây dựng một môi trường sống tiềm năng để sinh tồn trên sao Hỏa là một mục tiêu mơ ước của nhân loại.
Sản xuất oxy trên sao Hỏa là một trong những vấn đề đầu tiên mà con người cần giải quyết trước khi di chuyển lên sao Hỏa.
Mặc dù NASA trước đây đã xác minh thành công rằng oxy có thể được sản xuất tại địa phương trên sao Hỏa - thiết bị tạo oxy trên tàu thám hiểm Perseverance đã tạo ra tổng cộng 122 gram oxy trong 16 thí nghiệm sản xuất oxy (tương đương với lượng oxy cần thiết cho một con để thở trong 10 giờ), vẫn còn nhiều khó khăn trong việc đạt được sản xuất oxy quy mô lớn trên sao Hỏa.
Giờ đây, trí tuệ nhân tạo (AI) có thể giúp chúng ta đáp ứng thách thức này. **
** Một nhóm nghiên cứu do Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc dẫn đầu đã phát triển một nhà hóa học AI robot có thể tạo ra chất xúc tác từ thiên thạch sao Hỏa, kiểm tra hiệu suất sản xuất oxy của nó và lặp lại quy trình cho đến khi tìm thấy chất xúc tác tốt nhất mà không cần sự can thiệp của con người. **
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng chất xúc tác có thể hoạt động trong điều kiện sao Hỏa mô phỏng.
Trên thực tế, việc thiết kế một chất xúc tác từ một danh sách các nguyên tố nhất định đòi hỏi phải khám phá một không gian hóa học rộng lớn, đây là một nhiệm vụ khó khăn đối với mô hình "thử và sai" truyền thống. Ví dụ, sử dụng 5 loại quặng bản địa sao Hỏa khác nhau làm nguyên liệu thô, dựa trên kết hợp tỷ lệ phần trăm nguyên của các khoảng 1%, có 3764376 công thức có thể, sẽ mất 2000 năm nếu quá trình này được thực hiện bằng lao động của con người.
相关研究论文以"*Tự động tổng hợp các chất xúc tác sản xuất oxy từ thiên thạch sao Hỏa bởi một nhà hóa học AI robot *"为题,已发表在 Nature 子刊 Nature Synthesis上。
** Dưới 6 tuần, hãy tìm ra công thức tốt hơn **
Bởi vì nhiên liệu tên lửa và hệ thống hỗ trợ sự sống tiêu thụ một lượng lớn oxy, việc cung cấp oxy đã trở thành nhiệm vụ chính cho các hoạt động của con người trên sao Hỏa.
Bằng chứng gần đây về hoạt động của nước đã làm tăng khả năng sản xuất oxy quy mô lớn trên sao Hỏa thông qua quá trình oxy hóa nước điện hóa chạy bằng năng lượng mặt trời, sử dụng chất xúc tác phản ứng tiến hóa oxy (OER).
Tuy nhiên, có hai thách thức kỹ thuật lớn phải vượt qua để tổng hợp các chất xúc tác OER có thể sử dụng được từ các nguyên liệu thô địa phương trên sao Hỏa. Thứ nhất, hệ thống tổng hợp phải không người lái và tự động, vì khoảng cách thiên văn dài ngăn cản con người chỉ đạo từ xa trong thời gian thực, và thứ hai, nó cần được trang bị trí thông minh khoa học để xác định hiệu quả công thức xúc tác tốt nhất thông qua các thuật toán AI.
Và các bot AI dường như là công nghệ khả thi duy nhất để giải quyết cả hai thách thức này. Những hệ thống robot này đòi hỏi một hệ thống con thông minh có thể có được kiến thức hóa học và hình thành các mô hình vật lý dự đoán.
Các nhà hóa học AI được phát triển trong nghiên cứu này có thể thực hiện tổng hợp tự động và tự động, không chỉ có thể sử dụng robot di động và 14 máy trạm hóa học dành riêng cho nhiệm vụ để thực hiện toàn bộ quá trình tổng hợp hóa học, đặc tính cấu trúc và kiểm tra hiệu suất, mà còn phân tích dữ liệu thí nghiệm và dữ liệu mô phỏng nguyên tắc đầu tiên mà robot thu được thông qua các mô-đun tính toán mạnh mẽ, kết hợp với thuật toán học máy (ML) và mô hình lý thuyết, để thiết kế công thức tốt nhất cho các nhiệm vụ tổng hợp hóa học.
Để hợp lý hóa công việc của các nhà hóa học AI trên sao Hỏa, nghiên cứu đề xuất một quy trình làm việc hai lớp để tổng hợp tại chỗ các chất điện xúc tác OER. **Lớp bên ngoài bao gồm 12 bước thử nghiệm tự động và quản lý dữ liệu được thực hiện bởi robot và các máy trạm hóa học "thông minh" khác nhau, và lớp bên trong bao gồm chín hoạt động kỹ thuật số tuần tự được thực hiện bởi "bộ não" điện toán thông minh.
Theo bài báo, khám phá của nhà hóa học AI về công thức tổng hợp tối ưu cho các chất điện xúc tác entropy cao đã được tăng tốc 5 bậc độ lớn so với mô hình thí nghiệm thử và sai truyền thống.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một giao thức dựa trên dữ liệu được điều khiển bởi các nhà hóa học AI để chứng minh tính ưu việt so với các giao thức thử và sai truyền thống trong việc thiết kế chất xúc tác OER gồm 6 nguyên tố kim loại được chọn từ các tổ hợp 3764376.
Theo bài báo, trong khoảng thời gian sáu tuần, các nhà hóa học AI đã sử dụng các thuật toán tối ưu hóa ML và Bayes để học hỏi từ gần 30.000 bộ dữ liệu lý thuyết và 243 bộ dữ liệu thực nghiệm để xây dựng một mô hình dự đoán cung cấp một công thức xúc tác OER đầy hứa hẹn và các điều kiện tổng hợp phù hợp nhất.
** Oxy sao Hỏa, AI hoặc "Chất xúc tác"**
Ngoài lượng oxy nhỏ mà MOXIE quản lý để sản xuất trên tàu Perseverance của NASA, vào năm 2022, Vasco Guerra, nhà vật lý tại Đại học Lisbon ở Bồ Đào Nha, và các đồng nghiệp cũng đề xuất rằng có thể tạo ra nhiều oxy hơn bằng cách sử dụng chùm electron trong lò phản ứng plasma.
Họ bơm không khí phù hợp với áp suất và thành phần sao Hỏa vào một ống kim loại chuyển đổi khoảng 30% không khí thành oxy bằng cách phát ra một chùm electron vào buồng phản ứng. Các nghiên cứu ước tính rằng thiết bị có thể sản xuất khoảng 14 gram oxy mỗi giờ, đủ để hỗ trợ 28 phút thở.
Tuy nhiên, trong khi điều này là đủ để duy trì một hệ thống hỗ trợ sự sống nhỏ hoặc cung cấp nhiên liệu cho một tên lửa nhỏ, một sứ mệnh có người lái lên sao Hỏa sẽ đòi hỏi thiết bị tạo oxy quy mô lớn hơn và hiệu quả hơn.
NASA ước tính rằng một nhóm gồm 4 phi hành gia sẽ cần khoảng một tấn oxy để tồn tại trên sao Hỏa trong một năm và khoảng 7 tấn oxy để cất cánh từ bề mặt sao Hỏa và trở về Trái đất. Do đó, nhà máy tạo oxy trong tương lai có thể cần phải có kích thước của một chiếc ô tô và có thể hoạt động đáng tin cậy trong một thời gian dài. **
Các nhà hóa học AI được đề xuất trong nghiên cứu này đã đạt được một bước đột phá mới trong sản xuất oxy trên sao Hỏa, cung cấp những ý tưởng mới cho việc sản xuất oxy trên sao Hỏa, ** và có lẽ làm cho nó có thể sản xuất oxy trên quy mô lớn **.
Trong những năm gần đây, AI đã mở rộng khả năng khám phá vũ trụ của con người. Trong tương lai, AI có thể là "chất xúc tác" để con người sống trên sao Hỏa.
Liên kết giấy: