北卡羅萊納州立大學和布法羅大學的研究人員開發了一種稱為“人工化學家”的技術，該技術結合了人工智能（AI）和用于進行化學反應的自動化系統，以加快研發和生產商業所需材料的速度。

在概念驗證實驗中，研究人員證明了Artist Chemist可以在15分鐘或更短的時間內識別并產生任何顏色的最佳量子點。量子點是膠體半導體納米晶體，其用于諸如LED顯示器之類的應用中。

但是，研究人員很快注意到，Artist Chemist可以識別出滿足任何一組可測量特性的最佳材料，而不僅僅是量子點。

“人工化學家是一個真正的自治系統，可以智能地瀏覽化學世界。”該論文的通訊作者，北卡羅來納州立大學化學與生物分子工程學助理教授米拉德·阿博哈薩尼說。“目前，Artist Chemist是為溶液處理的材料而設計的-這意味著它適用于可以使用液體化學前體制造的材料。溶液處理的材料包括諸如量子點，金屬/金屬氧化物納米粒子，金屬有機骨架之類的高價值材料。 （MOF），等等。

“人工化學家類似于自動駕駛汽車，但是自動駕駛汽車至少要有一定數量的路線可供選擇，才能到達其預先選擇的目的地。使用人工化學家，您可以給它提供一套所需的參數，即您希望最終材料具有的特性，人工化學家必須弄清楚其他所有內容，例如化學前體是什么以及合成路線是什么，同時最大程度地減少這些化學前體的消耗。

“最終結果是一種完全自主的材料開發技術，它不僅可以幫助您比目前使用的任何技術更快地找到理想的固溶處理材料，而且可以使用少量的化學前體來實現。這顯著減少了浪費，并降低了制造成本。材料開發過程便宜得多。”

人工化學家既有執行實驗和感應實驗結果的“身體”，又有記錄數據并用來確定下一個實驗的“大腦”。

為了進行概念驗證測試，Artist Chemist的身體采用了Abolhasani實驗室開發的自動Nanocrystal工廠和NanoRobo流動合成平臺。盡管Abolhasani估計它可以運行多達1000個量子點，但人造化學家平臺已證明它每天可以運行500個量子點合成實驗。

人工化學家的大腦是一個AI程序，用于表征人體合成的材料，并使用該數據對下一組實驗條件進行自主決策。它的決定基于確定的內容，該決定將最有效地將其移向具有所需特性和性能指標的最佳材料組成。

Abolhasani說：“我們試圖模仿人們在決策時使用的過程，但是效率更高。”

例如，人工化學家允許“知識轉移”，這意味著它存儲從收到的每個請求生成的數據，從而加快了識別下一個任務候選材料的過程。換句話說，隨著時間的推移，人工化學家變得越來越聰明，更快，可以識別出正確的材料。

為了驗證概念，研究人員測試了九種不同的策略，以說明AI如何使用數據來決定下一個實驗是什么。然后，他們提出了一系列要求，每次要求“人工化學家”確定最適合三種不同輸出參數的量子點材料。