Автономные химические эксперименты: проблемы и перспективы создания лаборатории с автономным управлением

Необходимо ускорить темпы технологического прогресса, чтобы противостоять глобальным рискам, связанным с изменением климата и заболеваниями. Для ускорения открытий требуются более быстрые циклы исследований и разработок, обеспечиваемые лучшей интеграцией генерации гипотез, проектирования, проведения экспериментов и анализа данных. Типичные исследовательские циклы занимают от нескольких месяцев до нескольких лет. Однако автоматизированные лаборатории, управляемые данными, или лаборатории с автономным управлением, могут значительно ускорить открытие молекул и материалов. В последнее время были достигнуты существенные успехи в области машинного обучения и алгоритмов оптимизации, которые позволили исследователям извлекать ценную информацию из многомерных наборов данных. Модели машинного обучения можно обучать на больших наборах данных из научной литературы или баз данных, однако их эффективность часто снижается из-за отсутствия отрицательных результатов или метаданных. В отличие от этого, данные, генерируемые лабораториями с автономным управлением, могут быть чрезвычайно информативными и содержать точные сведения об условиях эксперимента и метаданные. Поэтому в таких лабораториях накапливаются значительно большие объемы высококачественных данных. При размещении в открытых репозиториях эти данные могут использоваться научным сообществом для воспроизведения экспериментов, углубленного анализа или в качестве основы для дальнейших исследований. Таким образом, высококачественные открытые наборы данных повысят доступность и воспроизводимость научных исследований, что крайне необходимо. В этом обзоре мы описываем наши усилия по созданию лаборатории с автономным управлением для разработки нового класса материалов — органических полупроводниковых лазеров (OSL). Поскольку такие устройства были продемонстрированы лишь недавно, о молекулярных и материаловедческих принципах проектирования тонкопленочных OSL-устройств с электрической накачкой известно немного по сравнению с другими технологиями, такими как органические светоизлучающие диоды или органические фотоэлектрические устройства. Для создания высокоэффективных OSL-материалов мы разрабатываем гибкую систему автоматизированного синтеза с использованием итеративного перекрестного сочетания Судзуки—Мияуры ...