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(huán)境。火星上存在水資源的可能，為利用太陽能驅(qū)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(huán)境下長期生存，在火星上就地取材創(chuàng)制催化劑成為一個難以逾越的屏障。近日，中國科學技術大學羅毅教授、江俊教授、尚偉偉副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”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，在2個月內(nèi)就完成需要窮舉2000年才能完成的復雜優(yōu)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”為題發(fā)表在國際期刊《自然·合成》上（nature synthesis），并被編輯選為當期熱點論文予以專門推薦.

智能機器人火星探礦制氧假想圖

“小來”通過其精準的自動化操作能力，能夠執(zhí)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(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極大地加速了新材料發(fā)現(xiàn)過程，能夠從數(shù)百萬種可能配方中迅速識別最佳組合。

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，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從原料準備、樣品合成、性能表征和配方優(yōu)化步驟。

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）”，“as an example of how ai and automation can come together to design and manufacture complex materials under challenging circumstances（作為人工智能和自動化相結(jié)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）”。

論文第一作者為中國科學技術大學朱青博士，共同第一作者為黃炎博士、周東來博士和趙路遠博士，通訊作者為尚偉偉副教授、江俊教授和羅毅教授。該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、國家自然科學基金等項目的支持。

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（化學與材料科學學院、科研部）