نجح الكيميائي الذي يلعب دوره الذكاء الاصطناعي في إنشاء محفز يمكنه إنتاج الأكسجين من النيازك المريخية. غالبًا ما يكون الاستعمار والعيش على المريخ موضوعًا للخيال العلمي. قبل أن تصبح هذه الأحلام حقيقة، تواجه البشرية تحديات هائلة، مثل ندرة الموارد الحيوية مثل الأكسجين اللازم للبقاء على المدى الطويل على الكوكب الأحمر. ومع ذلك، فإن الاكتشاف الأخير للنشاط المائي على المريخ يوفر أملاً جديداً للتغلب على هذه العقبات.
يستكشف العلماء حاليًا إمكانية تقسيم الماء لإنتاج الأكسجين من خلال أكسدة الماء الكهروكيميائية التي تعمل بالطاقة الشمسية بمساعدة محفزات تفاعل تطور الأكسجين (OER). ويتمثل التحدي الآن في إيجاد طريقة لتصنيع هذه المحفزات في الموقع باستخدام مواد موجودة على المريخ، بدلاً من نقلها من الأرض، حيث سيكون الشحن مكلفًا.
التقدم في الذكاء الاصطناعي وكيمياء المريخ
لحل هذه المشكلة، استخدم فريق بقيادة البروفيسور لو يي، والبروفيسور جيانغ جون، والبروفيسور شانغ ويوي من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية (USTC)، الأكاديمية الصينية للعلوم، مؤخرًا كيميائي الذكاء الاصطناعي الآلي (AI) الخاص بهم لتجميع وتحسين محفزات الموارد التعليمية المفتوحة من النيازك المريخية تلقائيًا.
تم نشر بحثهم، الذي أجري بالتعاون مع مختبر استكشاف الفضاء العميق، مؤخرًا في مجلة Nature Synthesis. وقال البروفيسور لوه يي، كبير العلماء في الفريق: "على أساس التعاون متعدد التخصصات، قام كيميائيو الذكاء الاصطناعي بتصنيع محفزات الموارد التعليمية المفتوحة بشكل مبتكر باستخدام مواد مريخية".
في كل دورة تجريبية، يستخدم كيميائيو الذكاء الاصطناعي أولاً التحليل الطيفي الناجم عن الليزر (LIBS) باعتباره "العين" لتحليل التركيب العنصري لخامات المريخ. بعد ذلك، يخضع لسلسلة من المعالجات المسبقة للخام، بما في ذلك الوزن في محطة عمل توزيع المواد الصلبة، وإعداد محاليل المواد الخام في محطة عمل توزيع السائل، والفصل عن السائل في محطة عمل الفصل بالطرد المركزي، والتصلب في محطة عمل المجفف.
تمت معالجة هيدروكسيد المعدن الناتج باستخدام رابط DuPont Nafion لإعداد القطب العامل لاختبار الموارد التعليمية المفتوحة في محطة العمل الكهروكيميائية. يتم إرسال بيانات الاختبار في الوقت الفعلي إلى "العقل" الحسابي للكيميائي AI لمعالجة التعلم الآلي (ML).
استخدم "دماغ" كيميائي الذكاء الاصطناعي كيمياء الكم والديناميات الجزيئية لمحاكاة 30 ألف هيدروكسيد عالي الإنتروبيا بنسب عناصر مختلفة، وحساب نشاطهم التحفيزي للموارد التعليمية المفتوحة من خلال نظرية الكثافة الوظيفية. تُستخدم البيانات المحاكاة لتدريب نماذج الشبكة العصبية على التنبؤ بسرعة بنشاط المحفز للتركيبات العنصرية المختلفة.
وأخيرًا، من خلال التحسين الافتراضي، يتنبأ "الدماغ" بمزيج من خامات المريخ المتاحة اللازمة لتصنيع المحفز الأمثل للموارد التعليمية المفتوحة.
طفرة في إنتاج الأكسجين
حتى الآن، ابتكر كيميائيو الذكاء الاصطناعي محفزًا ممتازًا باستخدام خمسة نيازك مريخية في ظل ظروف غير مراقبة. عند كثافة تيار تبلغ 10 مللي أمبير-2 وقدرة زائدة تبلغ 445.1 مللي فولت، يمكن لهذا المحفز أن يعمل بثبات لأكثر من 550,000 ثانية. وأكدت الاختبارات الإضافية في درجات حرارة المريخ البالغة 37 درجة مئوية تحت الصفر أن المحفز يمكنه إنتاج الأكسجين بشكل ثابت دون أي تحلل كبير.
وفي غضون شهرين، أكمل كيميائيو الذكاء الاصطناعي أعمالًا معقدة لتحسين المحفزات، والتي كان من الممكن أن يستغرق الكيميائيون البشريون 2000 عام لاستكمالها.
ويعمل الفريق على تحويل الكيميائي القائم على الذكاء الاصطناعي إلى منصة تجريبية عالمية يمكنها إجراء مجموعة متنوعة من التركيبات الكيميائية دون تدخل بشري. وقد أشاد مراجعو الورقة به: "هذا النوع من الأبحاث له أهمية واسعة وهو في مرحلة تطور سريع في مجال تركيب المواد العضوية وغير العضوية واكتشافها."
وقال جيانغ: "في المستقبل، يمكن للبشر بناء مصنع للأكسجين على المريخ بمساعدة كيميائيي الذكاء الاصطناعي". يستغرق ضوء الشمس 15 ساعة فقط لإنتاج تركيز كافٍ من الأكسجين لبقاء الإنسان على قيد الحياة. وقال "إن هذه التكنولوجيا المتقدمة تقربنا خطوة واحدة من تحقيق حلمنا بالعيش على المريخ".
المصدر المجمع: ScitechDaily