Специалисты Университета ИТМО работают над созданием роботов, которые смогут выполнять всю рутинную работу в химических лабораториях без вмешательства человека. Уже созданы прототипы, способные производить простейшие манипуляции. В будущем «роботы-химики» смогут проводить полноценные исследования по сбору большого объёма данных и их первичному анализу.
Проведение химических экспериментов и их анализ занимают у учёных большую часть рабочего времени. Смешивать и растворять реагенты может любой химик, но для некоторых исследований и экспериментов нужно сотни раз повторить одни и те же манипуляции, при этом сохраняя точность пропорций реагентов. Огромное количество сил уходит на соединение реагентов и фиксацию полученных результатов. Все эти процессы схожи в том, что они требуют многократного повторения одних и тех же действий с небольшой разницей в исходных условиях.
«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 — использование в качестве её элемента нейронной сети, которая будет обучаться в процессе работы с реагентами. Сейчас идёт сборка первого рабочего прототипа, под него разрабатывают программное обеспечение.
Другой «робот-химик» возьмёт 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, говорит:
«С нетерпением ждём 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 серьёзным шагом вперед для фундаментальной науки в таких вопросах, как изучение самоорганизации живой материи, и даже прольёт свет на механизм зарождения жизни. В практическом плане это приведёт к созданию новых фармпрепаратов и химических сенсоров».
