AI研制新材料速度超狂！ 17天造出41种稳定物料

一个由机械人技术与人工智能（AI）联手开发新材料的自动系统发布首批发现，在短短17天内，成功制作出41种新的无机材料，其中9种是在AI主动学习改进后成功。这些进步有望大大加速清洁能源技术、下一代电子产品和许多其他应用的材料的发现。

柏克莱实验室研究员检查A-Lab新物料实验的起点。 Berkeley Lab

研究员微调 A-Lab组件。Berkeley Lab

人工智能引导的机械人创造出40多种新材料。 Google DeepMind

开放式数据库“材料专案”提供不同的材料的重要资讯，图为资料库中的12种化合物结构。Berkeley Lab

“材料专案”许多计算都是在伯克利实验室的超级电脑上进行。 Berkeley Lab

经过几个世纪艰苦的实验室工作，化学家合成出数十万种无机化合物。然而研究表明，仍有数十亿种相对简单的无机材料有待被发现。

Google DeepMind透过名为材料探索图网路（GNoME）的人工智能系统，经训练后得出多达220万种潜在化合物。经过计算这些化合物是否稳定，并预测它们的晶体结构，在劳伦斯柏克莱国家实验室（LBNL）开放式数据库“材料专案”（Materials Project）中增加了38.1万种新的无机化合物。

隶属美国能源部的LBNL属下A-Lab团队，选出其中58种预期稳定的目标化合物，然后交给机械学习模型，利用最先进的机械人技术，将这些想像中的物料制造出来。

第一个机械人取出称为粉末前驱体的起始成分，称重并以不同组合混合。

前驱物有近200种，包括锂、铁、铜、锰、镍等元素的不同金属氧化物。Berkeley Lab

粉末与溶剂混合均匀。Berkeley Lab

机械人将混合物移入容器。Berkeley Lab

下一个机械手臂提取容器。Berkeley Lab

装入温度可达摄氏1204℃的熔炉。Berkeley Lab

熔炉中会注入氮、氢、氧等各种气体，让原料在不同的环境下烘烤出不同特性，Al决定烘烤温度和时间。Berkeley Lab

机械臂将新物质研磨成细粉末，放上玻璃片主行分析。Berkeley Lab

玻璃片放进自动化机器中进行分析。Berkeley Lab

X绕射仪可确定是否形成了一种或多种新化学物质，以及剩余了多少初始成分。Berkeley Lab

自动电子显微镜可进行进一步的形状和化学分析。Berkeley Lab

实验结果传回人工智能系统，经学习修正组合成分后重新试做。Berkeley Lab

透过梳理3万多个已发布的合成程序，A-Lab 可以评估每个目标与现有材料的相似性，并提出试造新材料所需的成分和反应温度。机械臂自动从原料架上选择成分，进行合成，并分析产品。“主动学习”演算法会从失败的经验中学习，再重新尝试。

AI帮人类悭时间

结果，A-Lab花了17 天的时间便制作出41种新的无机材料，其中9 种是经过主动学习改进后合成出来。而A-Lab 未能成功制造的17种材料，大多数因实验困难而失败，部分经过人类干预，例如在反应过程中重新研磨混合物之后，最终也合成出来。

“材料专案”创始人兼主任、加州大学柏克莱分校教授佩尔森（Kristin Persson）说：“要解决全球环境和气候挑战，我们必须创造新材料。借助材料创新，我们可以开发可回收塑料、利用废弃能源、制造更好的电池，并构建更便宜、寿命更长的太阳能电池板等等。”

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