Forskere bygger robotforsker, der allerede har opdaget en ny katalysator

Forskere ved University of Liverpool har bygget en intelligent mobil robotforsker, der kan arbejde 24-7, udfører eksperimenter selv.

Robotforskeren, den første af sin slags, træffer sine egne beslutninger om, hvilke kemieksperimenter, der skal udføres næste gang, og har allerede opdaget en ny katalysator.

Den har humanoide dimensioner og fungerer i et standardlaboratorium, bruge instrumenter på samme måde som en menneskeforsker gør.

Imidlertid, i modsætning til et menneske, denne 400 kg robot har uendelig tålmodighed, kan tænke i 10 dimensioner, og arbejder i 21,5 timer hver dag, pause kun for at genoplade sit batteri.

Rapporteret i journalen Natur og vist på forsiden, denne nye teknologi kan løse problemer af en skala og kompleksitet, som i øjeblikket er uden for vores rækkevidde. For eksempel, autonome robotter kunne finde materialer til ren energiproduktion eller nye lægemiddelformuleringer ved at søge store, uudforskede kemiske rum.

Robotter er tidligere blevet brugt i kemiforskning, men de er typisk fastkablet til et specifikt eksperiment. Denne 1,75 meter høje robot er mobil og kan strejfe rundt i laboratoriet, udfører en bred vifte af forskellige opgaver.

Den kan arbejde med udstyr designet til menneskelig drift på grund af dets menneskelignende dimensioner og fysiske rækkevidde. Den bruger en kombination af laserscanning kombineret med berøringsfeedback til positionering, snarere end et visionssystem.

I det første offentliggjorte eksempel, robotten udfører 688 eksperimenter over 8 dage, arbejder i 172 ud af 192 timer. At gøre dette, den laver 319 træk, afslutter 6, 500 manipulationer, og tilbagelægger en samlet distance på 2,17 km.

Robotten udfører selvstændigt alle opgaver i eksperimentet, såsom afvejning af faste stoffer, dispensering af væsker, fjernelse af luft fra fartøjet, køre den katalytiske reaktion, og kvantificering af reaktionsprodukterne.

Robottens hjerne bruger en søgealgoritme til at navigere i et 10-dimensionelt rum med mere end 98 millioner kandidateksperimenter, at beslutte det bedste eksperiment at udføre næste baseret på resultaterne af de foregående. Ved at gøre dette, den opdagede selvstændigt en katalysator, der er seks gange mere aktiv, uden yderligere vejledning fra forskerholdet.

University of Liverpool Ph.D. studerende Dr. Benjamin Burger, hvem byggede og programmerede robotten, sagde:"Den største udfordring var at gøre systemet robust. At arbejde selvstændigt over flere dage, laver tusindvis af delikate manipulationer, fejlprocenten for hver opgave skal være meget lav. Men når dette er gjort, robotten laver langt færre fejl end en menneskelig operatør."

Professor Andrew Cooper fra University's Department of Chemistry and Materials Innovation Factory i Liverpool, som ledede projektet tilføjede:"Vores strategi her var at automatisere forskeren, frem for instrumenterne. Dette skaber et niveau af fleksibilitet, som vil ændre både den måde, vi arbejder på, og de problemer, vi kan tackle. Dette er ikke bare endnu en maskine i laboratoriet:det er et nyt superpowered teammedlem, og det frigør tid for menneskeforskere til at tænke kreativt."

Avisen "En mobil robotkemiker" er udgivet i Natur .