北卡罗莱纳州立大学和布法罗大学的研究人员开发了一种称为“人工化学家”的技术，该技术结合了人工智能（AI）和用于进行化学反应的自动化系统，以加快研发和生产商业所需材料的速度。
在概念验证实验中，研究人员证明了Artist Chemist可以在15分钟或更短的时间内识别并产生任何颜色的最佳量子点。量子点是胶体半导体纳米晶体，用于诸如LED显示器的应用中中国机械网okmao.com。
但是，研究人员很快注意到，Artist Chemist可以识别出满足任何一组可测量特性的最佳材料，而不仅仅是量子点。
“人工化学家是一个真正的自治系统，可以智能地浏览化学世界。”该论文的通讯作者，北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程助理教授米拉德·阿博哈萨尼（Milad Abolhasani）说。“目前，Artist Chemist专为溶液加工的材料而设计-意味着它适用于可以使用液体化学前体制造的材料。溶液加工的材料包括高价值材料，例如量子点，金属/金属氧化物纳米粒子，金属有机物框架（MOF）等。
“人工化学家类似于自动驾驶汽车，但是自动驾驶汽车至少要有一定数量的路线可供选择，才能到达其预先选择的目的地。人工化学家会为您提供一系列所需的参数，即您希望最终材料具有的特性，人工化学家必须弄清楚其他所有内容，例如化学前驱物是什么以及合成路线是什么，同时最大程度地减少这些化学前驱物的消耗。
“最终结果是一种完全自主的材料开发技术，它不仅可以帮助您比目前使用的任何技术更快地找到理想的溶液加工材料，而且可以使用极少量的化学前体来实现。这大大减少了浪费，并且使材料开发过程便宜得多。”
人工化学家既有执行实验和感知实验结果的“身体”，也有记录数据并用来确定下一个实验将要使用的“大脑”。
为了进行概念验证测试，Artist Chemist的身体采用了Abolhasani实验室开发的自动Nanocrystal工厂和NanoRobo流动合成平台。尽管Abolhasani估计它可以运行多达1000个，但人造化学家平台已证明其每天可以运行500个量子点合成实验。
人工化学家的大脑是一个AI程序，用于表征人体合成的材料，并使用这些数据来自主决定下一组实验条件。它的决定基于确定的内容，它将最有效地将其移向具有所需特性和性能指标的最佳材料组成。
Abolhasani说：“我们试图模仿人们在决策时使用的过程，但是效率更高。”
例如，人工化学家允许“知识转移”，这意味着它存储从收到的每个请求生成的数据，从而加快了识别下一个任务候选材料的过程。换句话说，随着时间的推移，人工化学家变得越来越聪明，更快，可以识别出正确的材料。
为了验证概念，研究人员测试了九种不同的策略，以了解AI如何使用数据来决定下一个实验是什么。然后，他们提出了一系列要求，每次要求“人工化学家”确定最适合三种不同输出参数的量子点材料。
Abolhasani说：“我们发现了一项政策，即使没有先验知识，也可以在25个实验或大约一个半小时内找到最佳量子点。” “但是一旦人工化学家获得了先验知识（意味着它已经处理了一个或多个目标材料要求），它就可以在10到15分钟内为新特性确定最佳材料。
“我们发现，人工化学家还可以快速确定给定一组起始化学前体的材料特性边界，因此化学家和材料科学家无需浪费时间探索不同的合成条件。
Abolhasani说：“我相信由人工化学家进行的自主材料研发可以重塑材料开发和制造的未来。” “我现在正在寻找合作伙伴，以帮助我们将这项技术从实验室转移到工业领域。”