В стандартной лаборатории он применяет привычные инструменты, как и специалисты. Автоматизированная система сама определяет перечень экспериментов и уже разработала первый катализатор.
Робота-ученого показала команда из Университета Ливерпуля. По размерам он схож с человеком (1,75 метра в высоту), может свободно перемещаться по лаборатории и использовать различное оборудование (обычно роботы не особо мобильны и выполняют только конкретные задачи). Но, в отличие от живого исследователя, он весит 400 килограммов, обладает бесконечным терпением и работает 21,5 часа в сутки. Остальное время ему нужно на подзарядку.
Разработка, описанная в журнале Nature, автоматизированные системы способны помочь в решении задач, которые сложно выполнить человеку, благодаря широкому спектру доступных образцов, операций, инструментов и требуемых измерений. К примеру, автономные роботы могут искать материалы для производства чистой энергии или синтезировать лекарственные средства, анализируя колоссальное количество соединений.
Для поиска перспективных фотокатализаторов, способных получать водород из воды, исследователи применили робототехнический комплекс. За восемь дней работы робот затратил 172 часа, в течение которых было проведено 688 экспериментов. Он выполняет самостоятельно все задачи: например, взвешивание твердых веществ, дозирование жидкостей, удаление воздуха из емкости, запуск каталитической реакции и количественное определение продуктов реакции.
Доктор Бенджамин Бергер, аспирант Ливерпульского университета, создавший и запрограммировавший робота, сообщил: «Наибольшие трудности возникли при обеспечении стабильности системы. Для автономной работы в течение нескольких дней, выполняющей тысячи деликатных операций, вероятность ошибок при решении каждой задачи, поставленной роботу, должна быть минимальной. Однако, преодолев эту проблему, мы добились того, что робот стал совершать меньше ошибок, чем человек, выполняющий ту же работу».
Мозг робота функционирует на основе байесовского поискового алгоритма. Он обрабатывает поступающую информацию и определяет условную вероятность наступления определенного события. Это позволяет ориентироваться в обширном спектре возможных экспериментов (более 98 миллионов вариантов) и, принимая во внимание результаты предыдущих опытов, решать, какой эксперимент провести следующим. Таким образом, робот самостоятельно, без дополнительного вмешательства исследовательской группы, обнаружил катализатор — обладает в шесть раз большую активность по сравнению с распространенными аналогами.
Эндрю Купер, профессор кафедры химии и инновационных материалов Ливерпульского университета, возглавивший этот проект, подчеркнул, что целью разработчиков было создание автоматизированного помощника для учёного, а не автоматизация самого процесса исследования. «Это не просто ещё одно устройство в лаборатории, это мощный новый участник команды, который позволяет исследователям высвободить время для творческой работы». Данный подход может быть применен в стандартных лабораториях для решения широкого спектра сложных задач, не ограничивающихся фотокатализом.