移居火星是人類的夢想，但首先要解決缺乏氧氣的問題?；鹦巧洗嬖谒Y源的可能，為利用太陽能驅動的電催化析氧反應制備氧氣提供了機遇。人類無法在無氧的火星環(huán)境下長期生存，因而在火星上就地取材創(chuàng)制催化劑成為難以逾越的屏障。近日，中國科學技術大學教授羅毅、教授江俊、副教授尚偉偉團隊，與深空探測實驗室研究員張哲等合作，采用中國科大“機器化學家”“小來”平臺，高效融合人工智能和自動化機器實驗，利用火星隕石制備出實用的產(chǎn)氧電催化劑。相關研究成果以Automated synthesis of oxygen-producing catalysts from Martian meteorites by a robotic AI chemist為題，發(fā)表在《自然-合成》（Nature Synthesis）上，并被遴選為當期熱點論文。

“小來”憑借精準的自動化操作能力，能夠執(zhí)行高通量實驗任務；同時，“小來”的“計算大腦”同步進行量子化學仿真模擬，通過融合理論大數(shù)據(jù)和實驗小數(shù)據(jù)產(chǎn)生具有預測能力的機器學習模型，最終調(diào)用貝葉斯優(yōu)化算法預測并機器驗證全局最優(yōu)的催化劑配方。這種理實交融的研究范式加速了新材料發(fā)現(xiàn)過程，可從數(shù)百萬種可能配方中迅速識別最佳組合。

該工作成功展示了在地外星系上因地制宜創(chuàng)制化學品的智能化全流程，為未來地外文明探索提供了新的技術手段，對我國在未來月球、火星空間站上實現(xiàn)星際資源的原位綜合利用創(chuàng)建了獨特的方案。國際審稿人評價道，“本文報道了通過‘機器化學家’系統(tǒng)在火星上合成OER催化劑的令人興奮的方法”，“作為人工智能和自動化相結合的典型案例，在充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境下設計和制造復雜材料”。

研究工作得到中國科學院穩(wěn)定支持基礎研究領域青年團隊計劃和國家自然科學基金等的支持。

論文鏈接

智能機器人火星探礦制氧假想圖

“機器化學家”系統(tǒng)利用火星隕石實現(xiàn)產(chǎn)氧催化劑無人化創(chuàng)制的工作流程。“機器化學家”系統(tǒng)包括移動機器人、計算大腦、云服務器和多個不同功能的化學工作站。內(nèi)外雙循環(huán)的機器自動化過程集成了原料準備、樣品合成、性能表征和配方優(yōu)化等步驟。