بين المختبرات والخوارزميات، علماء الصين يعلمون الذكاء الاصطناعي اكتشاف مواد جديدة بشكل أسرع

داخل مختبر، كان الاكتشاف تقليديًا يتحرك بسرعة الأيدي والأدوات والتجارب المتكررة. يتم اقتراح مادة، اختبارها، قياسها وتعديلها، أحيانًا من خلال مئات الدورات. في آنهوي، يضيف الباحثون الصينيون الآن مشاركًا آخر إلى تلك العملية: الذكاء الاصطناعي.

يتم استخدام مختبر مدعوم بالذكاء الاصطناعي في هيفي، مقاطعة آنهوي، لتسريع اكتشاف مواد جديدة من خلال دمج التعلم الآلي مع المعدات المختبرية الآلية. تظهر لقطات رويترز من المنشأة باحثين يعملون مع أنظمة مصممة لتقصير الطريق من التنبؤ إلى التجربة.

تعتبر علوم المواد أساسًا للكثير من التكنولوجيا الحديثة. تعتمد البطاريات، أشباه الموصلات، خلايا الطاقة الشمسية، الأجهزة الطبية والمعدات الصناعية جميعها على مواد ذات خصائص فيزيائية وكيميائية معينة. يمكن أن يؤثر العثور على مواد أفضل على العديد من الصناعات في وقت واحد.

يمكن أن تكون العملية التقليدية بطيئة لأن عدد التركيبات الممكنة هائل. قد يعرف الباحثون الخصائص التي يريدونها لكن لا يزال يتعين عليهم اختبار العديد من المواد المرشحة قبل العثور على واحدة تؤدي بشكل جيد. يمكن للذكاء الاصطناعي فحص مجموعات بيانات كبيرة وتحديد الأنماط التي قد يكون من الصعب على البشر التعرف عليها.

تذهب نهج المختبر إلى أبعد من مجرد طلب توقع من خوارزمية. يمكن أن تنتج المعدات الآلية مواد مرشحة، تختبرها وتعيد النتائج إلى النظام. يسمح هذا الدورة للباحثين بدمج الحساب والتجريب الفيزيائي في عملية أكثر استمرارية.

استثمرت الصين بشكل كبير في كل من الذكاء الاصطناعي والتصنيع المتقدم، مما خلق بيئة يمكن أن تتطور فيها هذه الأنظمة جنبًا إلى جنب مع سلاسل التوريد الصناعية الكبيرة. تعتبر هذه المجموعة مهمة بشكل خاص للتقنيات التي يمكن أن تحدد فيها أداء المواد ما إذا كان المنتج قابلًا للتسويق.

تمتد الآثار إلى أبحاث الطاقة. يمكن أن تحسن المواد الأفضل البطاريات، تقنيات الطاقة الشمسية وأنظمة الطاقة الأخرى. حتى التحسينات الصغيرة في الكفاءة أو المتانة أو تكلفة الإنتاج يمكن أن تصبح كبيرة عندما تتضاعف عبر ملايين الأجهزة.

يمكن أن يدعم نفس النهج أيضًا الأبحاث الطبية والإلكترونيات. يمكن أن تفتح المواد ذات الموصلية المحسنة، القوة، مقاومة الحرارة أو التوافق البيولوجي إمكانيات في مجالات تبدو بعيدة عن بعضها البعض ولكنها تشترك في نفس الأساس العلمي.

لا تلغي الأتمتة الحاجة إلى العلماء. بدلاً من ذلك، تغير المكان الذي قد يقضون فيه وقتهم. يمكن للباحثين التركيز بشكل أكبر على تصميم التجارب، تفسير النتائج وتحديد الأسئلة التي تستحق الاهتمام، بينما تتولى الآلات العمليات المختبرية المتكررة.

يمثل مختبر هيفي تحولًا أوسع نحو ما يُوصف أحيانًا بالعلوم الذاتية أو المستقلة. لا يزال الفكرة تتطور، لكن المبدأ بسيط: تحدد الحواسيب الاحتمالات الواعدة، تختبرها الآلات وتساعد النتائج في توجيه التجربة التالية.

في تلك الدورة، يصبح المختبر أقل مثل غرفة ثابتة مليئة بالمعدات وأكثر مثل نظام متحرك باستمرار. تقدم أبحاث المواد المدعومة بالذكاء الاصطناعي في الصين لمحة مبكرة عن ذلك المستقبل، حيث تصبح الحدود بين الحساب والتجريب الفيزيائي أكثر صعوبة في الرؤية.