Onderzoekers van de Aalto Universiteit en de Technische Universiteit van Denemarken hebben een kunstmatige intelligentie (AI) ontwikkeld om de ontwikkeling van nieuwe technologieën, van draagbare elektronica tot flexibele zonnepanelen, serieus te versnellen. ARTIEST, wat staat voor Kunstmatige Intelligentie voor Spectroscopie, bepaalt onmiddellijk hoe een molecuul zal reageren op licht - kennis van de spijker op de kop voor het creëren van de designermaterialen die nodig zijn voor de technologie van morgen.

Wetenschappers bestuderen traditioneel moleculaire reacties op externe stimuli met spectroscopie, een veelgebruikte methode in de natuurwetenschappen en de industrie. Spectroscopie onderzoekt de interne eigenschappen van materialen door hun reactie op, bijvoorbeeld, licht, en heeft geleid tot de ontwikkeling van talloze alledaagse technologieën. Bestaande experimentele en computationele spectroscopiebenaderingen kunnen, echter, ongelooflijk kostbaar. Tijd in zeer gespecialiseerde laboratoria is duur en vaak zeer beperkt, terwijl berekeningen vervelend en tijdrovend kunnen zijn.

Met ARTIST, het onderzoeksteam biedt een paradigmaverschuiving naar hoe we de spectra - of reactie op licht - van individuele moleculen bepalen.

"Normaal gesproken, om de beste moleculen voor apparaten te vinden, we moeten eerdere kennis combineren met een zekere mate van chemische intuïtie. Het controleren van hun individuele spectra is dan een proces van vallen en opstaan ​​dat weken of maanden kan duren, afhankelijk van het aantal moleculen dat bij het werk past. Onze AI geeft u deze eigenschappen direct, " zegt Milica Todorovic, een postdoctoraal onderzoeker aan de Aalto University.

Met zijn snelheid en nauwkeurigheid, ARTIST heeft het potentieel om de ontwikkeling van flexibele elektronica te versnellen, inclusief light-emitting diodes (LED's) of papier met schermachtige mogelijkheden. Als aanvulling op fundamenteel onderzoek en karakterisering in het laboratorium, ARTIST kan ook de sleutel zijn tot het produceren van betere batterijen en katalysatoren, evenals het creëren van nieuwe verbindingen met zorgvuldig geselecteerde kleuren.

Het multidisciplinaire team trainde de AI in slechts enkele weken met een dataset van meer dan 132, 000 organische moleculen. ARTIST kan met buitengewoon goede nauwkeurigheid voorspellen hoe die moleculen - en die van vergelijkbare aard - zullen reageren op een lichtstroom. Het team hoopt nu zijn capaciteiten uit te breiden door ARTIST te trainen met nog meer gegevens om een ​​nog krachtiger hulpmiddel te maken.

"Enorme hoeveelheden spectroscopie-informatie bevinden zich in laboratoria over de hele wereld. We willen ARTIST blijven trainen met verdere grote datasets, zodat hij op een dag continu kan leren naarmate er meer en meer gegevens binnenkomen, " legt Aalto Universiteitshoogleraar Patrick Rinke uit.

De onderzoekers streven ernaar om ARTIST in 2019 op een open science-platform uit te brengen, en het is momenteel beschikbaar voor gebruik en verdere training op aanvraag.