داخل أحد المختبرات في وسط مدينة مانهاتن، ترفع ذراع آلية قوارير زجاجية صغيرة وتقوم بخلط ووزن كريات الحديد والعناصر الأخرى بعناية. وفي مكان قريب، تعمل آلة أخرى على إذابة المادة وتحويلها إلى سبيكة؛ تقوم آلات أخرى بتحليل التركيب والبنية واختبار الصلابة والمقاومة للأكسجين والحرارة.
إنه نوع العمل الذي يقوم به علماء المواد، ولكن التجربة تم تصميمها بواسطة الذكاء الاصطناعي والمختبر “المستقل” يعمل بشكل مستقل تقريبًا. بالقرب من السقف، تم تصميم مسار لنقل العينات من محطة إلى أخرى.
المختبر تابع ل الذكاء الاصطناعي الراديكاليشركة ناشئة تعمل على استخدام الذكاء الاصطناعي لاكتشاف مواد جديدة يمكن استخدامها في كل شيء بدءًا من جعل المحركات النفاثة تدوم لفترة أطول وحتى تمكين طاقة الاندماج.
يقول جوزيف كراوس، الرئيس التنفيذي للشركة الناشئة، التي جمعت 55 مليون دولار في جولة تأسيسية العام الماضي: “إن هذه العملية التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي هي حقًا خطوة تغيير تسمح لنا بتوسيع نطاق الاكتشافات العلمية”. “أنت تنتقل من 10 علماء يركزون على مشكلة واحدة إلى عالم واحد يركز على 10 مشاكل في كل مرة.”
إن العملية النموذجية لتطوير مادة جديدة بطيئة للغاية، وغالبًا ما تستغرق 20 عامًا أو أكثر، حيث يقوم العلماء بتطوير فرضيات حول كيفية صنع مادة جديدة، وإنتاجها، وتوصيفها، واختبارها، ثم العودة إلى لوحة الرسم بفرضيات جديدة. وفي الوقت نفسه، لم تكن هناك حاجة أكبر من أي وقت مضى لمواد جديدة – ليس فقط لتمكين حلول مثل الطاقة النظيفة، ولكن للبدء في معالجة التحديات التي تفرضها المواد الحالية، من الندرة إلى البصمة البيئية للاستخراج والإنتاج.
يمكن لعالم الذكاء الاصطناعي في Radical التحرك بشكل أسرع خلال كل خطوة والعمل على خطوات متعددة بالتوازي. ولمراجعة الأدبيات العلمية، يقول كراوس: “يستطيع نظام الذكاء الاصطناعي لدينا قراءة 10000 مقالة في خمس ثوانٍ”. عندما يبدأ الفريق البشري في العمل على حل مشكلة جديدة لشركة أو صناعة ما، فإنه يبدأ بتزويد الذكاء الاصطناعي بقائمة من الخصائص المحددة التي يريد أن تمتلكها المادة. يقوم وكيل الذكاء الاصطناعي بعد ذلك بالإشارة إلى 380 ألف مقال و57 مليون نقطة بيانات من المختبر، مع الأخذ في الاعتبار الأساليب التي تم تجربتها من قبل وتشكيل فرضيات حول ما يجب اختباره. (تعد بيانات المختبر مهمة بشكل خاص: فهي مفيدة للتعلم من حالات الفشل بقدر ما تكون مفيدة في التعلم من النجاحات، وعادةً لا يتم نشر حالات الفشل في الأوراق العلمية.) يمكن للنظام أن يقترح ما يتراوح بين اثنتي عشرة إلى بضع مئات من المواد لاختبارها في المختبر.
يستخدم المختبر معدات علوم المواد القياسية، ولكن يتم تشغيله آليًا في الغالب بواسطة الذكاء الاصطناعي؛ إذا كانت لديك فكرة جديدة في الساعة الرابعة صباحًا، فإنها تبدأ في العمل مرة أخرى. ويمكنه إجراء ما يصل إلى 50 تجربة يوميًا، ويهدف الفريق إلى زيادة هذا العدد إلى 100 تجربة يوميًا بحلول نهاية الصيف. يقول كراوس إن عالم المواد البشرية قد يقوم بإجراء 50 تجربة سنويًا.
أثناء تشغيل كل تجربة، يتعلم الذكاء الاصطناعي ويستمر في العمل على خطوات أخرى. يقول كراوس: “هذا أمر متوازي بطبيعته، مما يعني أنني أستطيع الرجوع إلى المنشورات العلمية، ويمكنني إدارة كيمياء الكم، ويمكنني تحليل نتائجي التجريبية السابقة، ويمكنني توليد فرضيات جديدة في وقت واحد”. “ويمكنني أن أفعل هذه الأشياء على نطاق واسع.” يزود العلماء البشريون الذكاء الاصطناعي بملاحظات حول النتائج – على سبيل المثال، أنهم لاحظوا شقوقًا في مادة ما – والتي يقول كراوس إنها تساعد الذكاء الاصطناعي على البدء في تعلم الحدس العلمي.
ويعمل عدد متزايد من الشركات الناشئة الأخرى على تطوير أنظمة مماثلة، بما في ذلك علوم ليلىوالتي جمعت 350 مليون دولار في جولة التمويل الأولى العام الماضي، و مدارييستخدم الذكاء الاصطناعي لتصنيع الأجهزة المهمة لمراكز البيانات. CuspAIشركة ناشئة أخرى تستخدم الذكاء الاصطناعي من أجل تطوير مادة جديدة مصممة لإزالة PFAS من الماءمن بين المنتجات الأخرى.
وعلى حد علم كراوس، فإن راديكال هو أول من قام بتشغيل “دورة التعلم النشط”، مما يعني أنه عندما يلتقط المختبر البيانات، يقوم الذكاء الاصطناعي بدراستها لوضع فرضية جديدة في الوقت الفعلي.
ولا يزال الأمر في مرحلة مبكرة. قامت شركة راديكالية ببناء المختبر في العام الماضي؛ الآن بصدد الانتقال إلى مساحة أكبر في Brooklyn Navy Yard، حيث ستتم إضافة معدات جديدة لجعل العملية برمتها أكثر آلية. وعندما سُئل عن المواد الجديدة التي ابتكرها عالم الذكاء الاصطناعي حتى الآن، قال كراوس إنه لا يستطيع الخوض في التفاصيل لأن الشركة لا تزال في طور تقديم براءات الاختراع. لكن الحملة الأخيرة اكتشفت حوالي 300 مقطوعة موسيقية جديدة على مدار 16 أسبوعًا، حسبما تقول الشركة. تم إرسال بعض المواد الواعدة إلى معهد بوردو للأبحاث التطبيقية، والذي وجد أنها تفوقت على المواد الرائدة من نوعها.
بالنسبة للمبتدئين، تركز الشركة على السبائك المعدنية والتطبيقات مثل أجزاء المحرك النفاث. إن تصميم مواد جديدة بحيث تتمكن هذه المكونات من التعامل بشكل أفضل مع الحرارة الشديدة سيساعدها على الاستمرار لفترة أطول (وربما يسمح أيضًا بحرق الوقود بشكل أكثر سخونة وأكثر كفاءة، مما يوفر لك المزيد من المال والانبعاثات). تعمل الشركة أيضًا على المواد اللازمة لصناعات الدفاع والطاقة الاندماجية. يقول كراوس إن الاندماج النووي «يمثل مشكلة مواد خطيرة»، حيث تتطلب أجزاء كثيرة من المفاعل مواد جديدة.
وتخطط الشركة الناشئة أيضًا للانتقال لاحقًا إلى ما هو أبعد من السبائك إلى فئات أخرى من المواد ومجموعة واسعة من التطبيقات الأخرى. يقول كراوس: “لا يوجد نظام واحد على الأرض يمكنه التقدم دون وجود مواد جديدة”. “أشباه الموصلات، والروبوتات، وحتى توليد الطاقة. المواد هي البوابة إلى العصر القادم من الابتكار.”
