מדע מפושט: מהי גילוי אוטונומי?

מה זה גילוי אוטונומי?

האם אי פעם משכת "כל הלילה" מנסה לסיים פרויקט גדול או שיעורי בית? עם עלות השחר, המוח שלך כנראה היה מטוגן. אבל רובוטים לא מתעייפים. בינה מלאכותית לא צריכה קפה. הם יכולים להמשיך לעבוד על בעיה 24/7.

זו הסיבה שחוקרים במעבדה הלאומית של משרד האנרגיה של ארגון הם חלוצים בדור הבא של ניסויים מדעיים. זה נקרא גילוי אוטונומי, והוא רותם את הכוח של רובוטיקה, למידת מכונה ובינה מלאכותית (AI) כדי לפתור בעיות גדולות באקלים, בריאות האדם והאנרגיה מהר יותר מאי פעם. אין צורך בקפה רובוט.

בחלק זה של הסדרה שלנו, מדען המחשב קייסי סטון ומנהל החטיבה של המרכז לחומרים ננומטריים של המעבדה הלאומית של Argonne, Ilke Arslan, מספקים מבט פנימי לגילוי אוטונומי. גילוי אוטונומי הוא תהליך שרותם את הכוח של רובוטיקה, בינה מלאכותית ו למידת מכונה להביא פריצות דרך מדעיות לעולם מהר יותר מאי פעם. גילוי אוטונומי מחולל מהפכה בדרך שבה אנשים עושים מדע. בהמשך, תהליכים אלה יסייעו למדענים למצוא פתרונות שישמרו על אנשים בטוחים יותר, בריאים יותר ועמידים יותר להשפעות שינויי האקלים.

נניח שיש לך בעיה כמו זיהום פלסטיק, ואתה צריך סוג חדש של פלסטיק שקל יותר למחזר או לעשות בו שימוש חוזר. ישנם אלפי פולימרים אפשריים שעשויים לעבוד, וישנם כימיקלים מזיקים המעורבים בתהליך הבדיקה. בעבר, אולי היו לנו כמה חוקרים שעבדו על ספסל מעבדה כדי לבדוק פולימר אחד בכל פעם. והתהליך הזה ייקח שנים.

עם גילוי אוטונומי, חוקרים אנושיים מפנים את הבעיה לרובוטיקה ובינה מלאכותית. החוקרים משתמשים בתהליך שנקרא למידת מכונה כדי לאמן את הבינה המלאכותית עם ערכות נתונים ענקיות. זה נותן ל-AI מידע על כל מה שאנחנו כבר יודעים על מיחזור פלסטיק, תהליכים כימיים ומבנים פולימרים פוטנציאליים. ה-AI משתמש במידע הזה כדי לקבל את ההחלטה הטובה ביותר לגבי הניסויים הבאים להפעיל.

זרועות רובוטיות ומכונות דגימה פועלות עשרים וארבע שעות ביממה, ומרחיקות את החוקרים בבטחה מכימיקלים או סיכונים פוטנציאליים אחרים. עם למידת מכונה, AI נעשה חכם יותר ככל שהוא הולך, מחפש דפוסים חדשים וניסויים חדשים להפעיל.

מדענים אנושיים חופשיים להשתמש במוחם הגדול והיצירתי כדי לפרש ולפעול לפי התוצאות המעניינות ביותר. גילוי אוטונומי יעזור למדענים למצוא פתרונות לבעיות מורכבות תוך מספר ימים או שבועות במקום שנים או תקופות חיים.

כושר ההמצאה והדמיון האנושיים נשארים בלב החידוש הזה. המדענים והטכנאים של ארגון מוצאים דרכים יצירתיות ליישם את הכלים של גילוי אוטונומי:

• אנחנו יוצרים "תאומים דיגיטליים" של מעבדות. מודלים אלה של מציאות מדומה עוזרים לחוקרים לבדוק מכונות ולהבין את הדרך הטובה ביותר להתקין ציוד במעבדות ביולוגיה וכימיה אמיתיות.
• אנחנו בוחנים הכל, החל מטיפולים חדשים לחיידקים עמידים לתרופות ועד איך צמחים אוגרים פחמן באדמה.
• אנחנו בונים ומפרקים שרשראות פולימרים כדי למצוא דרכים חדשות למיחזור ומיחזור פלסטיק.
• אנו משתמשים בכמה ממחשבי העל המהירים ביותר בעולם כדי להפעיל את הבינה המלאכותית ולעבד נתונים המגיעים מניסויים בקנה מידה גדול.

מעבדות אוטונומיות מסייעות להכניס פתרונות מדעיים לחיינו במהירות, ביעילות וביעילות שטרם נראו. דיוק. זה לא רק יעשה מהפכה בדרך שבה אנחנו עושים מדע; זה ידחוף אותנו לעידן חדש של גילוי.

מה זה גילוי אוטונומי?

דרך חדשה לעשות מדע שתביא לגילוי תגליות מהר יותר מאי פעם.

המוח האנושי הוא מכונה מדהימה לפתרון מדעי, אבל הגוף האנושי יכול לפתור בעיות רק כל כך הרבה זמן לפני שחוקר אנושי צריך לאכול או לישון. האתגרים הגדולים ביותר של ימינו, כמו שינויי אקלים, מחלות מתעוררות וזיהום פלסטיק לא יחכו שנחטוף כריך או נישן. אנחנו צריכים תשובות עכשיו. זו הסיבה שמדענים מקבלים סיוע מרובוטיקה, בינה מלאכותית (AI) ולמידת מכונה.

אנחנו מגדירים בעיה. AI מזהה, מגדיר ומפעיל מאות ניסויים באמצעות מערכות רובוטיות שיכולות לפתור את הבעיה 24/7. עם למידת מכונה, AI נעשה חכם יותר ככל שהוא הולך, מחפש דפוסים חדשים וניסויים חדשים להפעיל. מדענים אנושיים חופשיים להשתמש במוחם הגדול והיצירתי כדי לפרש ולפעול לפי התוצאות המעניינות ביותר. גילוי אוטונומי יביא לנו פתרונות במהירות של 100× או אפילו 1000×.