中國科大采用火星隕石 智慧創制產氧催化劑

中國科大采用火星隕石智慧創制產氧催化劑。（中國科學技術大學官網）

據中國科學技術大學網站14日消息，人類夢想移居火星，首要克服火星缺乏氧氣的環境。近日，中國科學技術大學教授羅毅、江俊、副教授尚偉偉團隊與深空探測實驗室張哲研究員等合作，採用中國科大機器化學家「小來」平臺，高效融合人工智慧和自動化機器實驗，利用火星隕石製備出實用的產氧電催化劑，在2個月內就完成需要窮舉2000年才能完成的複雜優化工作。這一具有里程碑意義的研究成果以〈Automated synthesis of oxygen-producing catalysts from Martian meteorites by a robotic AI chemist〉爲題發表在國際期刊《自然·合成》（Nature Synthesis），並被編輯選爲當期熱點論文予以專門推薦。

消息稱，火星上存在水資源的可能，爲利用太陽能驅動的電催化析氧反應制備氧氣，提供機遇，由於人類無法在無氧的火星環境長期生存，在火星上就地取材，創制催化劑成爲難以逾越的屏障。

「小來」通過其精準的自動化操作能力，能夠執行高通量實驗任務，與此同時其「計算大腦」同步進行量子化學模擬類比，通過融合理論大數據和實驗小數據產生具有預測能力的機器學習模型，最終調用貝葉斯優化演算法預測並機器驗證全域最優的催化劑配方。這種理實交融的研究範式極大地加速了新材料發現過程，能夠從數百萬種可能配方中迅速識別最佳組合。

機器化學家系統利用火星隕石實現產氧催化劑無人化創制的工作流程，系統包括移動機器人、計算大腦、雲伺服器和多個不同功能的化學工作站。內外雙循環的機器自動化過程集成了從原料準備、樣品合成、性能表徵和配方優化步驟。

該工作成功展示了在地外星系上因地制宜創制化學品的智慧化全流程，爲未來地外文明探索提供了新的技術手段，對中國在未來月球、火星太空站上實現星際資源的原位綜合利用建立了獨特的方案。 國際審稿人評價道：「this article reports an exciting approach for synthesizing OER catalyst on Mars by a robotic AI-Chemist system（本文報導了通過機器化學家系統在火星上合成OER催化劑的令人興奮的方法）」，「as an example of how AI and automation can come together to design and manufacture complex materials under challenging circumstances（作爲人工智慧和自動化相結合的典型案例，在充滿挑戰的環境下設計和製造複雜材料）」。

論文第一作者爲中國科學技術大學博士朱青，共同第一作者爲博士黃炎、博士周東來和博士趙路遠，通訊作者爲副教授尚偉偉、教授江俊和羅毅。該工作得到中國科學院穩定支持基礎研究領域青年團隊計劃、國家自然科學基金等項目的支持。