人工智能扮演的化学家成功创造了一种催化剂，可以从火星陨石中生产氧气。移民火星和在火星上生活常常是科幻小说的主题。在这些梦想变成现实之前，人类面临着巨大的挑战，例如在红色星球上长期生存所需的氧气等重要资源的稀缺。然而，最近在火星上发现的水活动为克服这些障碍带来了新的希望。

最近，利用机器人人工智能化学家从火星陨石中提取氧气催化剂，在火星上合成氧气的技术取得了突破性进展，标志着向实现火星殖民梦想迈出了重要一步。这项技术有望在火星上建立氧气工厂，使人类在火星上的居住更接近现实。图片来源：中国科学技术大学人工智能化学家小组

科学家们目前正在探索借助氧进化反应（OER）催化剂，通过太阳能驱动的电化学水氧化作用分解水以产生氧气的可能性。目前的挑战是找到一种方法，利用火星上的材料就地合成这些催化剂，而不是从地球上运输这些催化剂，因为从地球上运输成本很高。

人工智能和火星化学的进步

为了解决这个问题，中国科学院中国科学技术大学（中国科学技术大学）罗毅教授、江俊教授和尚炜炜教授领导的团队最近利用他们的机器人人工智能（AI）化学师，实现了从火星陨石中自动合成和优化 OER 催化剂。

他们与深空探测实验室合作开展的研究最近发表在《自然-合成》杂志上。团队首席科学家罗毅教授说："人工智能化学家在跨学科合作的基础上，利用火星材料创新性地合成了 OER 催化剂。"

在每个实验周期中，人工智能化学家首先以激光诱导击穿光谱（LIBS）为"眼睛"，分析火星矿石的元素组成。然后，它对矿石进行一系列预处理，包括在固体分配工作站中称重、在液体分配工作站中配制原料溶液、在离心分离工作站中从液体中分离，以及在干燥器工作站中凝固。

机器人 AI-Chemist 利用火星陨石制造有用的制氧催化剂。资料来源：中国科学技术大学人工智能化学家小组

用杜邦 Nafion 粘合剂处理生成的金属氢氧化物，为在电化学工作站进行 OER 测试准备工作电极。测试数据实时发送到人工智能化学家的计算"大脑"，进行机器学习（ML）处理。

人工智能化学家的"大脑"利用量子化学和分子动力学模拟了 30000 种不同元素比例的高熵氢氧化物，并通过密度泛函理论计算了它们的 OER 催化活性。模拟数据用于训练神经网络模型，以快速预测不同元素组成的催化剂活性。

最后，通过贝叶斯优化，"大脑"预测出合成最佳 OER 催化剂所需的可用火星矿石组合。

实现氧气生产的突破

到目前为止，人工智能化学家已经在无人值守的条件下利用五种火星陨石制造出了一种极佳的催化剂。在电流密度为 10 mA cm-2 和过电位为 445.1 mV 的条件下，这种催化剂可以稳定运行超过 55 万秒。在火星零下 37 °C的温度下进行的进一步测试证实，这种催化剂可以稳定地产生氧气，而不会出现任何明显的降解。

在两个月内，人工智能化学家就完成了人类化学家需要 2000 年才能完成的复杂的催化剂优化工作。

该团队正致力于将人工智能化学家变成一个通用实验平台，在没有人类干预的情况下进行各种化学合成。论文审稿人给予了高度评价："这类研究具有广泛的意义，在有机/无机材料合成和发现领域正处于快速发展阶段。"

"未来，人类可以在人工智能化学家的协助下，在火星上建立一个氧气工厂。"江说。只需要15个小时的太阳照射，就能产生人类生存所需的足够浓度的氧气。"这项突破性技术让我们离实现在火星上生活的梦想更近了一步，"他说。

编译来源：ScitechDaily