Автономного робота научили играть с NanoLEGO

Ученые из Германии разработали систему искусственного интеллекта, которая автономно учится захватывать и перемещать отдельные молекулы с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Этот метод, опубликованный в Science Advances, актуален не только для исследований, но и для новых производственных технологий, таких как молекулярная трехмерная печать.

Быстрое и экономичное производство прототипов или моделей, более известное как трехмерная печать, давно зарекомендовало себя как важный инструмент в промышленности. Если бы эту концепцию можно было перенести на наномасштаб, чтобы отдельные молекулы можно было соединить или разделить снова, как кубики LEGO, возможности были бы почти безграничными, учитывая, что существует около 1 060 возможных типов молекул, объясняет доктор Кристиан Вагнер, руководитель рабочей группы ERC по молекулярным манипуляциям в Forschungszentrum Jülich.

Несмотря на то, что сканирующий туннельный микроскоп является полезным инструментом для перемещения отдельных молекул вперед и назад, всегда требуется специальный «рецепт» для того, чтобы направить кончик микроскопа, чтобы расположить молекулы пространственно целенаправленным образом. Этот способ нельзя ни рассчитать, ни вывести интуитивно, так как механика в наномасштабе слишком изменчива и сложна. В конце концов, наконечник микроскопа — это не гибкий захват, а жесткий конус. Молекулы просто слегка прилипают к наконечнику микроскопа и могут быть помещены в нужное место только с помощью сложных схем движения.

Перед искусственным интеллектом (ИИ) была поставлена ​​задача удалить отдельные молекулы из закрытого молекулярного слоя. Для этого сначала устанавливается связь между кончиком микроскопа (вверху) и молекулой (посередине). Затем AI пытается удалить молекулу, перемещая наконечник, не нарушая контакта. Изначально движения происходят рандомно. После каждого прохода ИИ учится на накопленном опыте и становится все лучше и лучше. 

В нашем случае перед агентом была поставлена ​​задача удалить отдельные молекулы из слоя, в котором они удерживаются сложной сетью химических связей. Если быть точным, это были молекулы перилена, такие как те, которые используются в красителях и органических световых связях, излучающих диоды. Особая проблема здесь состоит в том, что сила, необходимая для их перемещения, никогда не должна превышать прочность связи, с которой острие сканирующего туннельного микроскопа притягивает молекулу, поскольку в противном случае эта связь разорвалась бы. Следовательно, наконечник микроскопа должен выполнять особую схему движения, которую нам раньше приходилось буквально обнаруживать вручную.

Кристиан Вагнер, доктор и руководитель рабочей группы ERC по молекулярным манипуляциям в Forschungszentrum Jülich

В то время как программный агент со временем вырабатывает правила, определяющие, какое движение является наиболее перспективным для успеха в той или иной ситуации и, следовательно, с каждым циклом становится лучше.

Читать также

Ореол Андромеды приближается к нашей галактике. Рассказываем, почему это важно

Симптомы коронавируса у детей. На что стоит обратить внимание?

Посмотрите на самые близкие снимки поверхности Солнца

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Больше миллиона Гбит в секунду: японцы побили рекорд скорости передачи данных по оптоволокну
Новости
Хаос во благо: физики создали новый инструмент для квантового мира
Наука
Hugging Face выпустила недорогих человекоподобных роботов с открытым кодом
Новости
Китайский аккумулятор для электромобиля выдержал наезд 36-тонного танка
Новости
Воспитанники детских домов изучат основы работы с нейросетями
Новости
Четвероногий робот из Цюриха научился играть в бадминтон с людьми
Новости
В MIT раскрыли механизм набора веса из-за жирной пищи и как обратить его вспять
Наука
60 000 лет рядом: ученые выяснили, кто стал первым паразитом человека
Наука
Ректора Университета Иннополис избрали членом-корреспондентом РАН
Иннополис
В Корее робопса научили паркуру и бегу по стенам: посмотрите, что он может
Новости
Древний череп «человека-муравья» нашли в Аргентине
Наука
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Космос
Посмотрите на двух морских коньков, которых застукали за «поцелуем» в океане
Наука
Почти 10 000 роутеров Asus тайно заразили: как проверить свой и защититься
Новости
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Новости
В России пригрозили «душить» иностранные сервисы: кто в опасности
Новости
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос