Ein mit künstlicher Intelligenz ausgestatteter Roboter hat erfolgreich Extrakte von Marsmeteoriten zur Herstellung von Sauerstoff verwendet.
Dieses bahnbrechende Experiment, das von einem Team der University of Science and Technology of China durchgeführt wurde und über das in Natur-Synthesedemonstriert das Potenzial der KI zur Unterstützung der Weltraumforschung oder sogar der Besiedlung von Planeten.
Die Aufgabe des KI-Roboters bestand darin, aus den Gesteinsproben vom Mars einen Katalysator zu entwickeln, der den Prozess der Sauerstoffgewinnung aus Wasser beschleunigt.
In der Chemie ist ein Katalysator ein Stoff, der eine chemische Reaktion beschleunigt, ohne dabei verbraucht zu werden. In diesem Zusammenhang erleichtert der Katalysator die Gewinnung von Sauerstoff aus Wasser - ein entscheidender Prozess für die Erhaltung menschlichen Lebens auf dem Mars.
Bei dem Experiment des Teams wurde ein KI-Chemieroboter eingesetzt, um die Herstellung und Optimierung des Katalysators zu automatisieren. Dieser Ansatz war notwendig, da die Produktion von Sauerstoff auf dem Mars eine effiziente Umwandlung von Wasser in Sauerstoff erfordert, was in der rauen Marsumgebung eine Herausforderung darstellt.
Der entwickelte Katalysator ist eine komplexe multimetallische Verbindung. Konkret handelt es sich um einen Sechs-Metall-Katalysator, der aus Mangan, Eisen, Nickel, Magnesium, Aluminium und Kalzium besteht.
Diese einzigartige Kombination wurde durch einen KI-gesteuerten Prozess ermittelt, bei dem Millionen potenzieller Zusammensetzungen analysiert und getestet wurden, um die effektivste Formel für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) zu finden.
In der Praxis sieht das folgendermaßen aus:
- Wasserspaltung: Das Hauptziel ist die Spaltung von Wassermolekülen (H2O) in Sauerstoff (O2) und Wasserstoff (H2). Dieser Prozess erfordert eine Energiezufuhr und erfolgt durch eine elektrochemische Reaktion.
- Die Rolle des Katalysators: Der Katalysator, der aus Mangan (Mn), Eisen (Fe), Nickel (Ni), Magnesium (Mg), Aluminium (Al) und Kalzium (Ca) besteht, spielt bei dieser Reaktion eine entscheidende Rolle. Es dient dazu, die Energiemenge zu verringern, die benötigt wird, um den Wasserspaltungsprozess einzuleiten und aufrechtzuerhalten. Im Wesentlichen macht es die Sauerstoffgewinnung aus Wasser effizienter und machbar, insbesondere unter den Bedingungen des Mars.
- Sauerstoff-Entstehungsreaktion (OER): Bei der OER ermöglicht der Katalysator die Freisetzung von Sauerstoffatomen aus den Wassermolekülen. In Anwesenheit des Katalysators werden die Wassermoleküle mit Hilfe eines elektrischen Stroms leichter in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten.
Der KI-Roboter analysierte umfangreiche experimentelle und theoretische Daten, um aus über 3,7 Millionen möglichen Formeln einen brauchbaren Katalysator zu synthetisieren. Das Team demonstrierte den Prozess erfolgreich unter marsähnlichen Temperaturen und bewies die Machbarkeit der Fernsteuerung des Vorgangs.
Um dieses Ergebnis manuell zu erreichen, wären schätzungsweise 2.000 Jahre menschlicher Arbeit erforderlich gewesen, schätzen die Autoren.
Professor Jun Jiang, einer der Co-Autoren der Arbeit, betonte die Bedeutung dieser Errungenschaft: "Die größte Auswirkung ist, dass ein KI-gesteuerter Roboter in der Lage ist, nützliche Chemikalien unter unbekannten Bedingungen und mit unbekannten Materialien herzustellen."
Er stellt sich vor, solche Roboter auf den Mond und den Mars zu schicken, um wichtige Chemikalien und Materialien für menschliche Siedler zu produzieren.
Charles Cockell, Professor für Astrobiologie an der Universität von Edinburgh, der nicht an der Studie beteiligt war, betonte die Bedeutung von Sauerstoff: "Es gibt keine wichtigere Ressource als Sauerstoff zum Atmen."
Er bezeichnete das Experiment als "spannendes Beispiel" für den Einsatz von Robotern auf dem Mars zur Gewinnung von Mineralien, die die Sauerstoffproduktion aus dem reichlich vorhandenen Eis des Planeten katalysieren und den Weg für dauerhafte, sich selbst versorgende Siedlungen ebnen können.
Mit der Zeit könnten Roboterlabors die infrastrukturellen Grundlagen auf dem Mars und anderen Planeten schaffen, bevor menschliche Kolonisatoren eintreffen.
Dr. Stephen Thompson, ein Planetenexperte, schlug vor, dass KI-Labore im Weltraum als "Tankstellen" für Raumfahrzeuge dienen könnten, um den bei der Sauerstoffextraktion anfallenden Wasserstoff zu nutzen.
Diese Forschung integriert Chemie, Robotik und Softwaredesign, um neue Möglichkeiten für die menschliche Besiedlung anderer Planeten zu eröffnen - ein Bereich, in dem sich KI-Roboter auszeichnen werden.
