Un chimiste joué par l'intelligence artificielle a réussi à créer un catalyseur capable de produire de l'oxygène à partir de météorites martiennes. Coloniser et vivre sur Mars fait souvent l’objet de science-fiction. Avant que ces rêves puissent devenir réalité, l’humanité est confrontée à d’énormes défis, tels que la rareté des ressources vitales comme l’oxygène, nécessaire à la survie à long terme sur la planète rouge. Cependant, la récente découverte de l’activité de l’eau sur Mars offre un nouvel espoir pour surmonter ces obstacles.
Les scientifiques explorent actuellement la possibilité de diviser l’eau pour produire de l’oxygène grâce à une oxydation électrochimique de l’eau alimentée par l’énergie solaire à l’aide de catalyseurs de réaction de dégagement d’oxygène (REL). Le défi consiste désormais à trouver un moyen de synthétiser ces catalyseurs in situ en utilisant des matériaux présents sur Mars, plutôt que de les transporter depuis la Terre, où le transport coûterait cher.
Progrès de l’intelligence artificielle et de la chimie martienne
Pour résoudre ce problème, une équipe dirigée par les professeurs Luo Yi, Jiang Jun et Shang Weiwei de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC), de l’Académie chinoise des sciences, a récemment utilisé son chimiste robotique en intelligence artificielle (IA) pour synthétiser et optimiser automatiquement les catalyseurs REL des météorites martiennes.
Leurs recherches, menées en collaboration avec le Deep Space Exploration Laboratory, ont été récemment publiées dans la revue Nature Synthesis. Le professeur Luo Yi, scientifique en chef de l'équipe, a déclaré : « Sur la base d'une coopération interdisciplinaire, des chimistes en intelligence artificielle ont synthétisé de manière innovante des catalyseurs REL en utilisant des matériaux martiens. »
Dans chaque cycle expérimental, les chimistes de l’intelligence artificielle utilisent d’abord la spectroscopie de dégradation induite par laser (LIBS) comme « œil » pour analyser la composition élémentaire des minerais martiens. Ensuite, il subit une série de prétraitements sur le minerai, notamment le pesage dans le poste de distribution solide, la préparation de solutions de matières premières dans le poste de distribution liquide, la séparation du liquide dans le poste de séparation centrifuge et la solidification dans le poste de séchage.
L'hydroxyde métallique résultant a été traité avec le liant DuPont Nafion pour préparer l'électrode de travail pour les tests REL au poste de travail électrochimique. Les données du test sont envoyées en temps réel au « cerveau » informatique du chimiste en IA pour le traitement de l’apprentissage automatique (ML).
Le « cerveau » du chimiste en intelligence artificielle a utilisé la chimie quantique et la dynamique moléculaire pour simuler 30 000 hydroxydes à haute entropie avec différents rapports d’éléments, et a calculé leur activité catalytique REL grâce à la théorie fonctionnelle de la densité. Les données simulées sont utilisées pour entraîner des modèles de réseaux neuronaux afin de prédire rapidement l'activité du catalyseur pour différentes compositions élémentaires.
Enfin, grâce à l'optimisation bayésienne, le « cerveau » prédit la combinaison de minerais martiens disponibles nécessaire pour synthétiser le catalyseur REL optimal.
Une percée dans la production d’oxygène
Jusqu’à présent, les chimistes de l’intelligence artificielle ont créé un excellent catalyseur en utilisant cinq météorites martiennes sans surveillance. Avec une densité de courant de 10 mAcm-2 et un surpotentiel de 445,1 mV, ce catalyseur peut fonctionner de manière stable pendant plus de 550 000 secondes. D'autres tests à des températures martiennes de moins 37°C ont confirmé que le catalyseur pouvait produire de l'oxygène de manière stable sans aucune dégradation significative.
En deux mois, les chimistes de l’IA ont réalisé un travail complexe d’optimisation des catalyseurs qui aurait pris 2 000 ans aux chimistes humains.
L’équipe travaille à transformer le chimiste IA en une plate-forme expérimentale universelle capable d’effectuer diverses synthèses chimiques sans intervention humaine. Les critiques de l'article en ont fait l'éloge : "Ce type de recherche a une grande importance et se trouve dans un stade de développement rapide dans le domaine de la synthèse et de la découverte de matériaux organiques/inorganiques."
"Dans le futur, les humains pourront construire une usine d'oxygène sur Mars avec l'aide de chimistes dotés d'intelligence artificielle", a déclaré Jiang. Il suffit de 15 heures d’ensoleillement pour produire une concentration d’oxygène suffisante pour la survie humaine. "Cette technologie révolutionnaire nous rapproche de la réalisation de notre rêve de vivre sur Mars", a-t-il déclaré.
Source compilée : ScitechDaily