Che succede quando l’intelligenza artificiale incontra il mondo della ricerca? Semplice: nascono laboratori come l’A-Lab. Hub che promettono di cambiare il modo in cui studiamo e scopriamo nuovi materiali.
Yan Zeng, scienziata alla guida dell’A-Lab presso il Lawrence Berkeley National Laboratory, ha dichiarato che l’obiettivo è utilizzare l’intelligenza artificiale per scoprire i materiali del futuro. A-aLab, infatti, è progettato per diventare un modello per laboratori che sfruttano al meglio le potenzialità di robot e AI in un ciclo di ricerca completamente automatizzato e accelerato.
Un turbine virtuoso
Il problema principale nella ricerca di nuovi materiali è il tempo necessario per passare dalla previsione teorica alla verifica sperimentale.
Per questo entreranno in gioco laboratori come l’A-Lab, in grado di processare fino a 100 volte più campioni rispetto a un ricercatore umano.
L’obiettivo è trovare materiali utili per settori come le celle solari, le celle a combustibile, il settore termoelettrico e altre tecnologie per l’energia pulita. A partire da nuovi materiali per batterie e accumulo energetico.
Nei laboratori del futuro, una coreografia di robot al servizio della scienza
Nell’A-Lab, il processo di sintesi dei materiali viene gestito da una flotta di robot che lavorano in perfetta sincronia. Un esempio? Dopo aver selezionato il materiale target, il primo robot pesa e mescola diverse combinazioni di ingredienti, chiamati precursori. Tra loro, ossidi metallici come litio, ferro, rame, manganese e nichel.
Il secondo robot si occupa di caricare i campioni nei forni. Il terzo estrae il materiale prodotto e lo riduce in polvere fine. Infine, un quarto robot (o braccio robotico) trasferisce i campioni nei dispositivi di analisi: ad esempio un diffrattometro a raggi X e un microscopio elettronico automatizzato. Gli strumenti inviano i risultati al sistema di intelligenza artificiale, che guida il ciclo di ricerca e lo adatta in base alle nuove informazioni ottenute.
Questa configurazione adattiva nei laboratori del futuro permetterà di affrontare un ambiente di ricerca in continua evoluzione. Una enorme differenza rispetto ai processi di automazione tradizionali utilizzati nell’industria.
L’intero sistema è progettato come un “ciclo chiuso”, in cui le decisioni vengono prese senza l’intervento umano, consentendo ai ricercatori di dedicare più tempo alla progettazione degli esperimenti, all’analisi dei risultati e alle possibili applicazioni pratiche.
Una nuova era
Gerd Ceder, ricercatore principale dell’A-Lab, sostiene che i nuovi laboratori autonomi rappresenteranno una svolta nella ricerca sui materiali, rompendo il ciclo lento e costoso che ha caratterizzato il settore negli ultimi 70 anni.
L’A-Lab è solo il capostipite di un metodo che utilizza polveri inorganiche come ingredienti di partenza, un compito più complesso rispetto all’automazione di processi basati su liquidi. Il vantaggio, però, è la possibilità di produrre quantità maggiori di materiali e di esplorare un’ampia varietà di sostanze.
I ricercatori continueranno a ottimizzare il sistema e ad aggiungere nuove funzionalità, come robot per il rifornimento di materiali e strumenti aggiuntivi per l’analisi dei campioni.
Siamo solo all’inizio: dopo una lunga progettazione, la ricerca sui primi materiali è partita a febbraio 2023. Parafrasando Shakespeare, “il futuro è fatto degli stessi materiali che usciranno da questi laboratori”.
