Forskare vid Aalto-universitetet och Danmarks Tekniska Universitet har utvecklat en artificiell intelligens (AI) för att på allvar påskynda utvecklingen av ny teknik från bärbar elektronik till flexibla solpaneler. KONSTNÄR, som står för artificiell intelligens för spektroskopi, bestämmer omedelbart hur en molekyl kommer att reagera på ljus – kunskap om att skapa designmaterial som behövs för morgondagens teknologi.

Forskare studerar traditionellt molekylära reaktioner på yttre stimuli med spektroskopi, en mycket använd metod inom naturvetenskap och industri. Spektroskopi undersöker materialens inre egenskaper genom att observera deras svar på, till exempel, ljus, och har lett till utvecklingen av otaliga vardagsteknologier. Befintliga experimentella och beräkningsspektroskopiska metoder kan vara, dock, otroligt dyrt. Tiden i högspecialiserade laboratorier är dyr och ofta mycket begränsad, medan beräkningar kan vara tråkiga och tidskrävande.

Med ARTIST, forskargruppen erbjuder ett paradigmskifte till hur vi bestämmer spektra – eller respons på ljus – hos enskilda molekyler.

"I vanliga fall, för att hitta de bästa molekylerna för enheter, vi måste kombinera tidigare kunskaper med en viss grad av kemisk intuition. Att kontrollera deras individuella spektra är sedan en trial-and-error-process som kan sträcka sig över veckor eller månader, beroende på antalet molekyler som kan passa jobbet. Vår AI ger dig dessa egenskaper direkt, säger Milica Todorovic, en postdoktor vid Aalto-universitetet.

Med sin snabbhet och precision, ARTIST har potential att påskynda utvecklingen av flexibel elektronik, inklusive lysdioder (LED) eller papper med skärmliknande egenskaper. Att komplettera grundforskning och karakterisering i labbet, ARTIST kan också ha nyckeln till att producera bättre batterier och katalysatorer, samt skapa nya sammansättningar med noggrant utvalda färger.

Det multidisciplinära teamet tränade AI på bara några veckor med en datauppsättning på mer än 132, 000 organiska molekyler. KONSTNÄR kan med utomordentligt god noggrannhet förutsäga hur dessa molekyler – och de som liknar naturen – kommer att reagera på en ljusström. Teamet hoppas nu kunna utöka sina förmågor genom att träna ARTIST med ännu mer data för att göra ett ännu kraftfullare verktyg.

"Enorma mängder spektroskopiinformation finns i laboratorier runt om i världen. Vi vill fortsätta att träna ARTIST med ytterligare stora datamängder så att den en dag kan lära sig kontinuerligt när mer och mer data kommer in, " förklarar Aalto-universitetets professor Patrick Rinke.

Forskarna siktar på att släppa ARTIST på en öppen vetenskapsplattform 2019, och den är för närvarande tillgänglig för användning och vidareutbildning på begäran.