全世界的科學(xué)家已經(jīng)在使用人工智能（AI）通過(guò)預(yù)測(cè)合成之前的行為方式以及識(shí)別解決特定問(wèn)題的有用材料等方法來(lái)幫助他們發(fā)現(xiàn)新材料。

現(xiàn)在，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）的多機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了用于執(zhí)行此操作的系統(tǒng)，方法是發(fā)明一種稱為CAMEO的算法，該算法可幫助他們發(fā)現(xiàn)新材料而無(wú)需科學(xué)家的任何額外培訓(xùn)。

CAMEO是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）的研究人員開(kāi)發(fā)的算法系統(tǒng)，能夠通過(guò)閉環(huán)操作來(lái)搜索新材料。AI確定在材料上運(yùn)行哪個(gè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)的一個(gè)周期可能需要幾秒鐘到幾十分鐘。

CAMEO代表材料探索和優(yōu)化的閉環(huán)自主系統(tǒng)，它使用預(yù)測(cè)和不確定性來(lái)確定哪些實(shí)驗(yàn)研究人員應(yīng)下一步嘗試發(fā)現(xiàn)材料是否適合某項(xiàng)應(yīng)用。 

該算法是斯坦福大學(xué)，美國(guó)能源部科學(xué)技術(shù)辦公室，馬里蘭大學(xué)和華盛頓大學(xué)等多家教育和研究機(jī)構(gòu)的研究人員的工作。

CAMEO按照其名稱的含義進(jìn)行工作-通過(guò)閉環(huán)操作尋找有用的新材料。系統(tǒng)確定要在材料上運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)。

簡(jiǎn)化流程

NIST研究人員Aaron Gilad Kusne說(shuō)，在進(jìn)行下一個(gè)實(shí)驗(yàn)之前，它還可以從科學(xué)家那里獲取更多信息，例如所需材料的晶體結(jié)構(gòu)。。  

研究人員說(shuō)，CAMEO旨在通過(guò)這種方式幫助科學(xué)家優(yōu)化時(shí)間，確保每個(gè)實(shí)驗(yàn)都能最大化科學(xué)家的知識(shí)和理解力，從而使他們可以跳過(guò)測(cè)試，從而為他們提供多余的信息。他們說(shuō)，這反過(guò)來(lái)又使實(shí)驗(yàn)室能夠更有效地使用其有限的資源。

d iscovering特定科學(xué)用途的新材料通常是耗時(shí)的，試錯(cuò)的過(guò)程。如果研究人員對(duì)材料的特性如何隨不同溫度變化感興趣，那么研究人員可能需要在10個(gè)不同溫度下進(jìn)行10個(gè)實(shí)驗(yàn)。

然而，除了溫度以外，其他參數(shù)也可能存在，這成倍地增加了研究人員必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以查看該材料是否非常適合特定工作的次數(shù)。

CAMEO基于機(jī)器學(xué)習(xí)，在此過(guò)程中，計(jì)算機(jī)程序可以訪問(wèn)數(shù)據(jù)并自行處理數(shù)據(jù)，從而自動(dòng)改進(jìn)自身，而無(wú)需依賴反復(fù)的培訓(xùn)。

獨(dú)立工作者

在這種情況下，該系統(tǒng)無(wú)需任何監(jiān)督，其發(fā)現(xiàn)法律直接編入CAMEO中，馬里蘭大學(xué)材料科學(xué)與工程研究人員兼教授Ichiro Takeuchi說(shuō)。他說(shuō)，這就是CAMEO可以獨(dú)自尋找新材料的方式，而無(wú)需科學(xué)家的任何投入或培訓(xùn)。

竹內(nèi)在一份聲明中說(shuō)：“我們實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是我們能夠在組合庫(kù)中釋放CAMEO，在該庫(kù)中我們已經(jīng)制作了各種材料的所有不同成分?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)使用CAMEO發(fā)現(xiàn)了一種新材料Ge 4 Sb 6 Te 7，該組織簡(jiǎn)稱為GST467，由鍺，銻和碲這三種元素組成。研究人員為該系統(tǒng)提供了177種潛在的材料進(jìn)行研究，而CAMEO在19個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)周期中做了10個(gè)小時(shí)的實(shí)驗(yàn)。研究人員估計(jì)，科學(xué)家將花費(fèi)90個(gè)小時(shí)來(lái)完成相同的工作。

GST467是一種相變存儲(chǔ)材料，當(dāng)通過(guò)加熱使其快速熔化時(shí)，其原子結(jié)構(gòu)從具有指定規(guī)則位置原子的晶體或固體材料變?yōu)榫哂须S機(jī)位置原子的非晶或固體材料。

研究人員正在尋找晶態(tài)和非晶態(tài)之間“光學(xué)對(duì)比度”差異最大的材料，以在電子存儲(chǔ)應(yīng)用（如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）中顯示出比同類材料更高的性能。

研究人員說(shuō)，GST467還可以用于控制電路中光的方向的光子開(kāi)關(guān)設(shè)備，也可以用于神經(jīng)形態(tài)計(jì)算領(lǐng)域，該領(lǐng)域旨在開(kāi)發(fā)模仿大腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能的裝置。

該小組在《自然通訊》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于其工作的論文。

他們說(shuō)，研究人員相信CAMEO在材料發(fā)現(xiàn)中具有廣泛的應(yīng)用潛力，并計(jì)劃將算法的代碼開(kāi)源。這樣其他科學(xué)家也可以使用它。

Kusne說(shuō)，他們目前專注于改進(jìn)AI，以提高其解決更大復(fù)雜性問(wèn)題的能力。

 他說(shuō)：“ CAMEO具有機(jī)器人科學(xué)家的智慧，它的建立是為了以非常有效的方式設(shè)計(jì)，運(yùn)行和從實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)?！?nbsp;