Робота научили проводить химические эксперименты в человеческой лаборатории

Учёные создали суперпродуктивного робота-химика. Он провёл почти 700 экспериментов за неделю и даже сделал одно важное открытие.

Учёные из Ливерпульского университета сконструировали робота. Он весит около 400 килограммов. Система "зрения" — сканирующие лазеры. Он способен работать чуть больше 21 часа в сутки (остальное время уходит на подзарядку) и тысячи раз выполнять одно и то же рутинное действие без раздражения и усталости.

Портал Nature.com пишет, что за неделю робот провёл 688 экспериментов, совершив 6,5 тысячи манипуляций. Он взвешивал вещества, готовил различные растворы, откачивал воздух из пробирок, запускал химические реакции, анализировал результаты. На основе итогов предыдущего эксперимента робот-химик самостоятельно определял, какой проводить следующим.

Даже разработчики удивились: созданный ими суперпродуктивный робот самостоятельно открыл катализатор повышенной активности. По словам аспиранта Бенджамина Бургера, крайне важно было обеспечить надёжность системы, чтобы она на протяжении длительного времени работала без сбоев и с минимальным количеством ошибок. Получилось! Робот-химик не только не устаёт, но и ошибается реже, чем квалифицированные химики. Его проектировщики утверждают, что стремились к созданию не инструмента или манипулятора, а исследователя.

Источник: https://tsargrad.tv

В данной статье мы постарались собрать все основные и актуальные новости из СМИ о данном событии.

В Великобритании представили робота-химика

Он работает в обычной лаборатории и использует те же инструменты, что и люди. Машина самостоятельно решает, какие опыты производить, и уже создала первый катализатор.

Робот во время проведения эксперимента / © Dr Benjamin Burger

Робота-ученого показала команда из Университета Ливерпуля. По размерам он схож с человеком (1,75 метра в высоту), может свободно перемещаться по лаборатории и использовать различное оборудование (обычно роботы не особо мобильны и выполняют только конкретные задачи). Но, в отличие от живого исследователя, он весит 400 килограммов, обладает бесконечным терпением и работает 21,5 часа в сутки. Остальное время ему нужно на подзарядку.

Разработка, описанная в журнале Nature, может помочь решить проблемы, с которыми трудно справиться человеку из-за разнообразия типов образцов, операций, инструментов и необходимых измерений. Например, автономные роботы могли бы искать материалы для производства чистой энергии или создавать препараты, перебирая огромное количество соединений.

Ученые использовали робота, чтобы найти новые фотокатализаторы для получения водорода из воды. За восемь дней робот проработал 172 часа, проведя за это время 688 экспериментов. Он выполняет самостоятельно все задачи: например, взвешивание твердых веществ, дозирование жидкостей, удаление воздуха из емкости, запуск каталитической реакции и количественное определение продуктов реакции.

Аспирант Ливерпульского университета доктор Бенджамин Бергер, который построил и запрограммировал робота, рассказал: «Самой большой проблемой было сделать систему надежной. Чтобы работать автономно в течение нескольких дней, осуществляя тысячи тонких манипуляций, частота промахов для каждой поставленной роботу задачи должна быть очень низкой. Но как только мы разобрались с этим, он стал совершать куда меньше ошибок, чем человек-оператор».

Мозг робота использует байесовский поисковый алгоритм. Он обрабатывает полученные данные и вычисляет условную вероятность некоторого события. Это позволяет ориентироваться в огромном количестве возможных экспериментов (вариантов более 98 миллионов) и, основываясь на результатах ранних опытов, решать, какой стоит провести следующим. Так, робот самостоятельно, без дополнительного руководства со стороны исследовательской группы, открыл катализатор — в шесть раз более активный, чем известные составы.

Эндрю Купер, профессор отделения химии и инновационных материалов Ливерпульского университета, который руководил проектом, отметил, что разработчики хотели автоматизировать ученого, а не процесс исследования. «Это не просто еще одна машина в лаборатории: это новый супермощный член команды, который освобождает для людей-исследователей время, чтобы думать творчески». Новый подход можно будет использовать в обычных лабораториях для решения целого ряда сложных задач, выходящих за рамки фотокатализа.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Источник: https://naked-science.ru

Робота научили проводить химические эксперименты в человеческой лаборатории

Ученые из Великобритании научили робота проводить химические эксперименты, используя стандартное лабораторное оборудование и посуду. Он передвигается по лаборатории на колесной платформе с лидарами и работает с инструментами вслепую, понимая их положение с помощью высокоточного отслеживания положения манипулятора и калибровки возле каждого инструмента. Разработчики продемонстрировали возможности робота на практике, поручив ему подбор оптимального вспомогательного вещества для фотокаталитического расщепления воды. Робот смог выполнить эту задачу, работая на протяжении восьми дней более 21 часа в сутки, рассказывают авторы статьи в Nature.

Ключевую роль в научных исследованиях играет умственный процесс выдвижения гипотез, планирования экспериментов и анализ полученных данных, и пока компьютеры и роботы практически неспособны заменить ученых-людей в этих задачах. Но существенную часть времени во многих научных работах занимают рутинные процессы в лаборатории, которые потенциально можно автоматизировать и тем самым освободить время ученых для более сложных и творческих задач.

Ученые из Ливерпульского университета под руководством Эндрю Купера (Andrew Cooper) научили робота почти полностью автономно выполнять многие эксперименты в химических лабораториях, во время которых необходимо десятки и сотни раз создавать смеси или растворы заданного состава, а затем перемещать ампулы с ними между аппаратами.

Они использовали готового промышленного робота Kuka KMP200, который состоит из большой колесной платформы и закрепленной на ней роборуки с захватом. Он ориентируется в лаборатории с помощью двух лидаров, которые позволяют ему безопасно ездить по помещению с высокой точность. Но этой точности недостаточно для работы с оборудованием. Часто в подобных разработках эту проблему пытаются решить с помощью компьютерного зрения на основе камер.

Купер с коллегами решил использовать другой подход: они установили рядом с каждым аппаратом небольшой жесткий блок. После того, как мобильная платформа подъехала к столу с нужным в текущий момент инструментом, роборука проводит короткую калибровку, прикасаясь к блоку с разных сторон несколько раз. Это позволяет повысить точность позиционирования руки с примерно сантиметра и 2,5 градуса до 120 микрометров и 0,005 градуса. При этом калибровка происходит за несколько десятков секунд, поэтому это не сильно влияет на общую скорость работы.

Разработчики испытали робота на реальной задаче. Ему поручили экспериментальный подбор полученного из биоматериалов расходуемого дырочного акцептора для поддержки фотокаталитического расщепления воды на водород и кислород. Они использовали каталитический полимер P10 и различные вещества-кандидаты. Задача робота заключалась в том, чтобы сначала насыпать в ампулы катализатор, затем добавлять к нему раствор с веществами-кандидатами, после этого проводить расщепление и затем анализировать содержание водорода. Все эти этапы выполняли аппараты в лаборатории, а робот перемещал ампулы между ними. Также робот с помощью метода Байесовской оптимизации подбирал на основе данных с уже проведенных экспериментов новые концентрации, чтобы найти оптимальную смесь.

Робот-лаборант работал восемь дней по 21,6 часа в сутки и за это время провел эксперименты с 688 разными смесями. В результате ему удалось подобрать смесь, у которой выход водорода был в шесть раз выше, чем у изначальной смеси, подобранной случайным образом: 21,05 микромоль в час. Смесь состоит из P10, гидроксида натрия, L-цистеина и дисиликата натрия.

В 2018 году японские ученые создали аппарат, автоматизирующий обнаружение одноатомных пленок и сборку из них гетероструктур. За 32 часа аппарат смог собрать структуру, состоящую из 29 чередующихся слоев графена и гексагонального нитрида бора.

Григорий Копиев

Источник: https://nplus1.ru

Смотрите видео: Межпространственная коммуникация и квантовые компрьютеры. Режиссер Галина Царёва

Оцените статью
Добавить комментарий