Полиоксометаллаты образуются в результате самосборки большого количества атомов металла, соединенных атомами кислорода. Возможное использование: катализ, электроника и медицина.
Понимание процессов самоорганизации также может быть полезно при разработке функциональных химических систем, таких как «молекулярные машины»."
Полиоксометаллаты предлагают практически неограниченное разнообразие структур. Однако найти новые непросто, потому что агрегация сложных неорганических молекул в гигантские молекулы – это процесс, который трудно предсказать.
Необходимо найти условия, при которых строительные блоки объединяются, а затем также кристаллизуются, чтобы их можно было охарактеризовать.
Команда под руководством Лероя Кронена из Университета Глазго (Великобритания) разработала новый подход к определению диапазона подходящих условий для синтеза и кристаллизации полиоксометаллатов. Он основан на последних достижениях в области машинного обучения, известных как активное обучение. Они позволили своей обученной машине соревноваться с интуицией опытных экспериментаторов.
В качестве тестового примера использовался Na (6) [Mo (120) Ce (6) O (366) H (12) (H (2) O) (78)]·200 H (2) O, новый кольцевой кластер полиоксометаллата, который недавно был обнаружен автоматизированным химическим роботом исследователей.
В эксперименте относительные количества трех необходимых растворов реагентов должны были быть изменены, в то время как протокол был иначе предписан. Отправной точкой был набор данных успешных и неудачных экспериментов по кристаллизации.
Цель состояла в том, чтобы запланировать десять экспериментов, а затем использовать их результаты для перехода к следующей серии из десяти экспериментов – всего сто попыток кристаллизации.
Хотя экспериментаторы из плоти и крови смогли произвести более успешные кристаллизации, гораздо более «авантюрный» машинный алгоритм был лучше сбалансирован, поскольку он охватывал значительно более широкую область «пространства кристаллизации»."Качество предсказания того, приведет ли эксперимент к кристаллизации, было улучшено машиной значительно больше, чем экспериментаторами-людьми. Серия из 100 чисто случайных экспериментов не привела к улучшению. Вдобавок машина обнаружила ряд условий, которые привели к образованию кристаллов, чего нельзя было ожидать, основываясь на чистой интуиции.
Этот «беспристрастный» автоматизированный метод делает открытие новых соединений более вероятным, чем полагается на человеческую интуицию. В настоящее время исследователи ищут способы сделать особенно эффективные "команды" человека и машины.