機器化學家“小來”用火星隕石智能創制出產氧催化劑

14日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校羅毅、江俊、尚偉偉教授團隊與深空探測實驗室張哲研究員等合作，采用中國科大機器化學家“小來”系統，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了實用的產氧電催化劑，在兩個月內就完成了需要窮舉兩千年才能完成的復雜優化工作。11月14日該成果發表在國際期刊《自然·合成》上，并被編輯選為當期熱點論文予以專門推薦。

機器化學家探索星際資源的原位利用示意圖。中國科大供圖

移居火星，是人類的夢想。然而首先要克服的，是缺乏氧氣的火星環境。火星上存在水資源的可能，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，由于人類無法在無氧的火星環境下長期生存，在火星上就地取材創制催化劑成為一道難以逾越的屏障。

據介紹，“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”同步進行量子化學仿真模擬，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算法預測并機器驗證全局最優的催化劑配方。這種理實交融的研究范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、云服務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、性能表征和配方優化步驟。中國科大供圖

該研究成果成功展示了在地外星系上因地制宜創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：“本文報道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”，“作為人工智能和自動化相結合的典型案例，在充滿挑戰的環境下設計和制造復雜材料”。