Bilim insanları, malzeme keşfini hızlandırmak için yapay zekâ destekli “kendi kendine çalışan laboratuvarlar”da devrim yaratan bir teknik geliştirdi. ABD’de North Carolina State Üniversitesi araştırmacılarının Nature Chemical Engineering dergisinde yayımladığı çalışmaya göre, bu yeni yöntem laboratuvarların veri toplama kapasitesini en az 10 kat artırarak malzeme keşif sürecini rekor hızlara taşıyor.
Osman Akın
Yeni nesil kendi kendine çalışan laboratuvarlar
Kendi kendine çalışan laboratuvarlar, makine öğrenmesi ve otomasyonu kimya ve malzeme bilimleriyle birleştirerek deneyleri otomatik ve akıllı biçimde yöneten platformlardır. Önceki sistemlerde deneyler, kesintisiz mikroakış reaksiyonlarında sabit akış şartlarında yürütülür ve reaksiyon tamamlandıktan sonra analiz edilirdi. Bu yaklaşım verimlilik sağlamasına rağmen, her deney tamamlanana kadar laboratuvarın “beklemesi” ve dolayısıyla zaman kaybı yaşanması gerekiyordu.
Bu gelişmeyle laboratuvarlar aynı sürede, eskiye göre 10 kat daha fazla veri toplayıp çok daha iyi kararlar verebiliyor.
Yeni teknikte ise kimyasal karışımlar dinamik olarak ve sürekli değişen oranlarda akışkan sistemde ilerliyor ve reaksiyondan çıkan ürünler anlık olarak, yarım saniyelik aralıklarla izlenebiliyor. Böylece deney “durmadan”, gerçek zamanlı veri akışıyla devam ediyor. Geleneksel yöntemde tek seferde bir sonuç elde edilirken, bu yeni yöntem deneyin tüm evrimini filme çeker gibi sürekli veri sağlıyor.
Hız, verim ve sürdürülebilirlikte büyük atılım
Bu gelişmeyle laboratuvarlar aynı sürede, eskiye göre 10 kat daha fazla veri toplayıp çok daha iyi kararlar verebiliyor. Makine öğrenme algoritmaları, sürekli akan yüksek kaliteli veriler sayesinde daha hızlı ve doğru deney seçimleri yaparak ideal malzemeleri çok daha çabuk belirliyor. Böylece gerek deney sayısı gerekse kimyasal madde kullanımı ve atık miktarı ciddi oranda azalıyor.
Böylece deney “durmadan”, gerçek zamanlı veri akışıyla devam ediyor. Geleneksel yöntemde tek seferde bir sonuç elde edilirken, bu yeni yöntem deneyin tüm evrimini filme çeker gibi sürekli veri sağlıyor.
Çalışmanın başyazarı Milad Abolhasani, bu teknolojinin temiz enerji, yeni elektronikler ve sürdürülebilir kimyasallar gibi kritik alanlarda çığır açan malzemelerin günler içinde bulunmasını sağlayabileceğini vurguluyor. Ayrıca çevresel etkilerin ve maliyetlerin düşürülmesiyle sürdürülebilir bilime de büyük katkı sağlandığını belirtiyor.
Geleceğin malzeme bilimi: Daha hızlı, daha akıllı, daha temiz
Yeni “akış kontrollü veri yoğunlaştırma” yöntemiyle kendi kendine işleyen laboratuvarların malzeme keşfi sürecinde kalite, hız ve çevresel duyarlılık açısından çıtasını yükselttiği görülüyor. Araştırmacıların ifadesiyle, “Gelecek sadece hızla değil, aynı zamanda bu hıza nasıl ve ne kadar sorumlulukla ulaştığımızla da ilgili.”
Ayrıca çevresel etkilerin ve maliyetlerin düşürülmesiyle sürdürülebilir bilime de büyük katkı sağlandığını belirtiyor.
Bu çalışma, North Carolina State Üniversitesi öncülüğünde ulusal bilim vakıfları ve akademik programların desteğiyle gerçekleştirildi. Kimya mühendisliği ve biyomoleküler mühendislik alanında yeni ufuklar açan bu teknoloji, malzeme bilimi araştırmalarında devrimsel bir adım olarak değerlendiriliyor.
