机器化学家“小来”用火星陨石智能创制出产氧催化剂

14日，记者从中国科学技术大学获悉，该校罗毅、江俊、尚伟伟教授团队与深空探测实验室张哲研究员等合作，采用中国科大机器化学家“小来”系统，高效融合人工智能和自动化机器实验，利用火星陨石制备出了实用的产氧电催化剂，在两个月内就完成了需要穷举两千年才能完成的复杂优化工作。11月14日该成果发表在国际期刊《自然·合成》上，并被编辑选为当期热点论文予以专门推荐。

机器化学家探索星际资源的原位利用示意图。中国科大供图

移居火星，是人类的梦想。然而首先要克服的，是缺乏氧气的火星环境。火星上存在水资源的可能，为利用太阳能驱动的电催化析氧反应制备氧气提供了机遇，由于人类无法在无氧的火星环境下长期生存，在火星上就地取材创制催化剂成为一道难以逾越的屏障。

据介绍，“小来”通过其精准的自动化操作能力，能够执行高通量实验任务，与此同时其“计算大脑”同步进行量子化学仿真模拟，通过融合理论大数据和实验小数据产生具有预测能力的机器学习模型，最终调用贝叶斯优化算法预测并机器验证全局最优的催化剂配方。这种理实交融的研究范式极大地加速了新材料发现过程，能够从数百万种可能配方中迅速识别最佳组合。

机器化学家系统利用火星陨石实现产氧催化剂无人化创制的工作流程，系统包括移动机器人、计算大脑、云服务器和多个不同功能的化学工作站。内外双循环的机器自动化过程集成了从原料准备、样品合成、性能表征和配方优化步骤。中国科大供图

该研究成果成功展示了在地外星系上因地制宜创制化学品的智能化全流程，为未来地外文明探索提供了新的技术手段，对我国在未来月球、火星空间站上实现星际资源的原位综合利用建立了独特的方案。国际审稿人评价：“本文报道了通过机器化学家系统在火星上合成OER催化剂的令人兴奋的方法”，“作为人工智能和自动化相结合的典型案例，在充满挑战的环境下设计和制造复杂材料”。