Лаборатории заговорили на одном языке: наука объединилась, чтобы зажечь 21 новый источник света

Учёные из международного консорциума впервые применили сеть самообучающихся лабораторий для поиска новых лазерных материалов. В результате за несколько месяцев им удалось открыть 21 органическое соединение, обладающее выдающимися оптическими свойствами.

"Мы доказали, что подход с замкнутым циклом можно децентрализовать и значительно ускорить открытия", — отметил Алан Аспуру-Гузик, директор Консорциума по ускорению.

Исследование, опубликованное в журнале Science, демонстрирует, как синтез и тестирование можно распределить между лабораториями на разных континентах, используя искусственный интеллект и роботизированные технологии.

Прорыв в поиске лазерных материалов

Органические твердотельные лазеры (ОТЛ) обладают широкими перспективами — от оптоэлектроники и медицины до квантовых технологий. Однако их создание требует сотен тысяч экспериментов, что делает процесс долгим и дорогостоящим.

Ранее за десятилетия удалось испытать лишь около 20 новых соединений. Теперь, благодаря технологии Self-Driving Lab (SDL), исследователи синтезировали и протестировали более тысячи образцов всего за несколько месяцев.

"Мы прошли путь от молекулы до готового устройства в разы быстрее, чем при традиционном подходе", — подчеркнули авторы.

Как работает самообучающаяся лаборатория

SDL сочетает искусственный интеллект, машинное обучение и роботизированный синтез, анализируя результаты экспериментов в реальном времени и самостоятельно выбирая следующие шаги.
Каждая лаборатория в сети вносила вклад в определённый этап — от моделирования молекул до создания и тестирования устройств.

В проекте участвовали научные центры из Торонто, Ванкувера, Глазго, Иллинойса и Фукуоки. Такой распределённый подход позволил параллельно проводить эксперименты и мгновенно обмениваться данными через облачную платформу.

Таблица как распределялись этапы эксперимента

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: изолированные эксперименты в одной лаборатории.

• Последствие: медленные открытия и ограниченные данные.

• Альтернатива: децентрализованные сети лабораторий с замкнутым контуром и AI-управлением.

Сокращение сроков с десятилетий до месяцев

Обычно на поиск новых ОТЛ-материалов уходят годы, а иногда и десятилетия. В этом проекте процесс занял всего несколько месяцев — благодаря распределённым вычислениям и обмену данными.

"Этот подход демократизирует процесс открытий и делает материалы будущего доступными гораздо быстрее", — отметил один из соавторов.

Результаты стали основой для нового поколения лазеров и органических светодиодов с повышенной яркостью, стабильностью и энергоэффективностью.

Почему децентрализация — будущее науки

Традиционные лаборатории ограничены инфраструктурой и скоростью обработки данных. В то время как сеть SDL объединяет знания, оборудование и вычислительные мощности разных стран.
Это создаёт модель, в которой наука становится глобальной и непрерывной: данные обновляются в реальном времени, а эксперименты мгновенно корректируются.

Таблица преимущества распределённой лаборатории

Мифы и правда об автономных лабораториях

• Миф: такие системы полностью заменят учёных.
  Правда: AI дополняет человека, ускоряя анализ и снижая ошибки.

• Миф: роботизированные лаборатории слишком дорогие.
  Правда: их окупаемость выше за счёт скорости и точности.

• Миф: результаты невозможно воспроизвести.
  Правда: облачная синхронизация обеспечивает полную повторяемость экспериментов.

Потенциал открытых материалов

Новые органические лазерные соединения отличаются высокой фотостабильностью и возможностью точной настройки длины волны излучения. Это открывает перспективы для:

• дисплеев и оптоволоконной связи;

• медицинской визуализации;

• компактных квантовых устройств.

"Мы создали основу для будущих автономных кампаний в материаловедении", — заявил Аспуру-Гузик.

Перспективы развития

Теперь исследователи планируют интегрировать квантовые вычисления и моделирование, чтобы ещё точнее прогнозировать свойства молекул до их синтеза. Такой подход может революционизировать поиск материалов для фотоники, энергетики и биотехнологий.

FAQ

Почему органические лазеры важны?
Они компактнее, дешевле и легче настраиваются по цвету, чем традиционные неорганические лазеры.

Что делает SDL уникальной?
Она использует обратную связь и самообучение, позволяя системе улучшать собственные эксперименты.

Можно ли применить метод за пределами фотоники?
Да, аналогичные алгоритмы подходят для медицины, катализаторов и аккумуляторных материалов.

Открытие 21 нового лазерного материала стало возможным благодаря синергии искусственного интеллекта, робототехники и международного сотрудничества. Самообучающиеся лаборатории открывают новую эру ускоренной науки, где путь от идеи до технологии измеряется уже не годами, а месяцами.