В Университете Ноттингема (Великобритания) разработали автоматизированную лабораторию, объединяющую робототехнику и искусственный интеллект. Система сама отмеряет и смешивает химические компоненты, обрабатывает образцы в высокотемпературной печи и извлекает их. Платформа создана в Центре передового опыта в области покрытий и инженерии поверхностей (CE-CSE).

Обычно разработка материалов для экстремальных условий требует множества повторяющихся опытов: исследователи вручную готовят образцы, обрабатывают их и проверяют свойства. Это долго и трудоёмко. Ноттингемская команда объединила эти этапы в единый автоматизированный процесс с двумя роботизированными руками, специальным дозатором для жидкостей, лабораторным оборудованием и собственным программным обеспечением.

Ключевую роль играет подход на основе ИИ под названием "активное обучение". Он использует данные предыдущих экспериментов, чтобы подсказать, какие составы стоит исследовать следующими. С помощью этого метода учёные выявили и подготовили несколько кандидатов с особой кристаллической структурой - пирохлором. Их рассматривают как потенциальные материалы для теплозащитных покрытий.

Теплозащитные покрытия работают как жаростойкие экраны: они уменьшают нагрев деталей под ними. Это важно для авиационных двигателей, где узлы подвергаются воздействию очень высоких температур. Поиск материалов с низкой теплопроводностью - то есть таких, которые плохо передают тепло, - важный шаг к созданию более эффективных покрытий.

Хотя роботы всё чаще автоматизируют рутинные лабораторные операции, соединить химическую подготовку, обращение с образцами и высокотемпературную обработку в один надёжный цикл технически сложно. Исследователи решили эту задачу, объединив разные стадии в одной системе. Калибровочные опыты показали точное дозирование разных жидкостей. Затем лаборатория автоматически приготовила раствор-прекурсор (исходное вещество для последующей обработки), передала материал в печь, обеспечила контролируемое охлаждение и извлекла готовый образец.

"Лаборатории, управляемые собой, способны изменить разработку передовых материалов. Ключевая проблема - заставить лабораторных роботов надёжно работать на разных этапах эксперимента, особенно когда работа с жидкостями должна сочетаться с высокотемпературной обработкой. Наша работа решает важную часть этой задачи", - приводит слова профессора Танвира Хуссейна пресс-служба университета.

"Мы хотели связать лабораторные операции, которые часто выполняются по отдельности, в один согласованный роботизированный процесс. Объединив дозирование жидкостей, роботизированное обращение и высокотемпературную обработку, мы показали, как сложную подготовку материалов можно автоматизировать от начала до конца", - добавил доктор Мохаммадреза Лалегани Дезаки.

Работа демонстрирует практический способ объединить робототехнику, лабораторное оборудование и поиск материалов под управлением ИИ. Снижая потребность в ручном вмешательстве при повторяющихся операциях, платформа может повысить стабильность экспериментов и воспроизводимость исследований. Результаты опубликованы в журнале Engineering Applications of Artificial Intelligence и в рабочей статье на ChemRxiv.

Источник: Phys.org