Роботизированная платформа с ИИ сокращает время разработки химических процессов с месяцев до дней

Команда из Университета Хауме I (UJI) разработала инновационную роботизированную платформу, работающую на основе искусственного интеллекта, которая обещает революционизировать проектирование устойчивых химических процессов. Система под названием Reac-Discovery позволяет оптимизировать за несколько дней то, что ранее могло занимать месяцы или даже годы работы в традиционной лаборатории, благодаря высокому уровню интеграции и автоматизации.

Химия и устойчивое развитие идут рука об руку. Снижение воздействия на окружающую среду при сохранении промышленной производительности является одной из величайших задач нашего времени. Яркими примерами служат использование диоксида углерода — одного из основных парниковых газов, ответственных за изменение климата — в качестве сырья для производства полимеров, фармацевтических препаратов или высокоценных материалов. Превращение загрязнителя в полезный ресурс помогло бы сократить выбросы и уменьшить зависимость от ископаемого топлива.

В этом контексте Институт перспективных материалов UJI создал Reac-Discovery — полуавтоматизированную цифровую платформу, которая объединяет проектирование, изготовление методом 3D-печати и быструю оценку каталитических реакторов. Благодаря алгоритмам машинного обучения и способностям к самооптимизации система может анализировать и корректировать множество параметров реакции в реальном времени, значительно сокращая использование ресурсов и одновременно генерируя высокоценные научные и промышленные данные.

То, что раньше занимало месяцы или годы при использовании традиционных лабораторных методов, теперь можно сделать всего за несколько недель. Это связано с тем, что в обычных методах эксперименты проектируются, выполняются и анализируются людьми вручную — трудоемкий процесс, требующий многочисленных повторений, ручной записи данных и индивидуальной интерпретации результатов.

Платформа работает через три взаимосвязанных модуля:

• Reac-Gen, который цифровым способом проектирует структуры реакторов
• Reac-Fab, который изготавливает их с высоким разрешением с помощью 3D-печати
• Reac-Eval, автономная лаборатория, которая одновременно оценивает производительность и продуктивность реакторов, произведенных в Reac-Fab, и корректирует условия реакции с использованием искусственного интеллекта

Структуры, напечатанные на 3D-принтере, имеют специальную геометрию — открытые ячейки с взаимосвязанными порами — которые значительно превосходят традиционные реакторы. Это делает их высокоперспективными инструментами для химической промышленности 5.0, объединяющей цифровизацию с устойчивым развитием.

Последние результаты этой разработки были опубликованы в журнале Nature Communications в статье под названием «Reac-Discovery: искусственный интеллект для открытия и оптимизации каталитических реакторов непрерывного потока». Среди представленных примеров использования — гидрирование ацетофенона, ключевая реакция в производстве фармацевтических препаратов и тонких химикатов, и преобразование CO₂ в циклические карбонаты для использования в качестве электролитов или прекурсоров полимеров, таких как поликарбонаты.

Эти результаты демонстрируют, как комбинация искусственного интеллекта, робототехники и 3D-печати может ускорить переход к более эффективным и экологически безопасным процессам.

Дополнительная информация: Кристофер Тинахеро и др., Reac-Discovery: искусственный интеллект для открытия и оптимизации каталитических реакторов непрерывного потока, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64127-1

Искусственный интеллект продолжает трансформировать научные исследования — от открытия новых материалов до разработки лекарств. Подобные автоматизированные системы могут не только ускорить научный прогресс, но и сделать химическое производство более безопасным и экологичным, что особенно важно в контексте борьбы с изменением климата.