Специалисты Университета ИТМО работают над созданием технологических помощников в химических лабораториях, которые смогут выполнять всю рутинную работу без вмешательства человека. Уже созданы первые прототипы, которые отрабатывают простейшие манипуляции.
В будущем «роботы-химики» смогут проводить полноценные исследования по сбору большого объема данных и их первичному анализу. Проведение химических экспериментов и их анализ занимают у ученых большую часть времени от всей работы. Смешивать и растворять реагенты может любой химик, но для некоторых исследований и экспериментов нужно сотни раз повторить одни и те же манипуляции, при этом сохранив точность пропорций реагентов. К тому же, огромное количество сил уходит на сочетание реагентов между собой и фиксацию полученных результатов.
Все эти процессы схожи в том, что они требуют повторения одних и тех же действий с небольшой разницей переменных. «Мы стремимся создать автономную лабораторию, в которой над рутинными экспериментами будут трудиться не специалисты, а манипуляторы-лаборанты. Наша задача научить роботов почти полностью автономно выполнять многие эксперименты в химических лабораториях, во время которых необходимо десятки и сотни раз создавать смеси или растворы заданного состава, а затем перемещать пробирки с ними между оборудованием.
Уникальностью нашей разработки является тот факт, что манипуляторы напечатаны на 3D-принтере, что во много раз уменьшает затраты на создание автономной химической лаборатории. Поэтому эту разработку смогут себе позволить множество малых и средних химических лабораторий» — рассказывает инженер Университета ИТМО Артемий Зенкин. Специалисты ИТМО решили отдать на откуп технике некоторые из этих процессов с помощью химической автономной платформы, которая сможет переносить пробы, устанавливать концентрацию реагентов, фиксировать получившиеся реакции, анализировать их и предсказывать возможные результаты.
Главное отличие этой технологии от тех, что уже существуют — это использование на базе платформы нейронной сети, которая будет обучаться в процессе работы с реагентами. Сейчас идет сборка первого рабочего прототипа, под который уже разрабатывают программное обеспечение. Другой «робот-химик» возьмет на себя создание смесей и растворов. Манипулятор может работать в лаборатории, самостоятельно «перетасовывая» реагенты.
Робот сам будет понимать, когда все необходимые процессы завершены, и прекратит манипуляции. Сейчас электронный лаборант учится самым простым действиям, но он уже умеет переставлять пробирки и откручивать крышки. Екатерина Скорб, директор НОЦ Инфохимии и ведущий профессор Университета ИТМО: «С нетерпением ждем роботов-лаборантов в НОЦ Инфохимии Университета ИТМО. Одна из актуальных задач — это изучение растворимости в сложных системах при ассоциации молекул в супрамолекулярные структуры.
При изучении ассоциации можно варьировать широкий круг параметров от соотношения компонентов, ионной силы, рН, и др. Роботы как раз смогут получить необходимые данные. В перспективе это поможет в создании теории, которая станет серьезным шагом вперед для фундаментальной науки в таких вопросах, как изучение самоорганизации живой материи, и даже прольет свет на механизм зарождения жизни. В практическом плане это приведет к созданию новых фармпрепаратов и химических сенсоров».