DARPA nutzt KI für innovative Batterien und Sprengstoffe

DARPA hat Machine-Learning-basierte Tools entwickelt, um neue Moleküle herzustellen. Das Programm "Make-It" beschleunigt die chemische Entdeckung für diverse militärische Produkte und Anwendungen.

Die Herausforderung der Chemiesynthese-Planung

Eine der größten Herausforderungen der modernen organischen Chemie: Computern beizubringen, chemische Synthesen zu planen. Trotz jahrelanger Forschung gelangen keine vollständigen, computergenerierten Pfade, die im Labor erfolgreich umsetzbar waren.

Aktuelle Soft-/Hardware kann keine riesigen Wissensbasen chemischer Transformationen handhaben, effizient durch gewaltige "Bäume" synthetischer Möglichkeiten navigieren oder höherwertige Logik anwenden.

DARPA arbeitet an einem Softwaretool basierend auf expertenkodierten und ML-Techniken, um synthetische Pfade vorherzusagen – optimiert für Zeit, Kosten, Sicherheit und Abfallminimierung.

Das Programm "Make-It" soll Forscher befreien, damit sie sich auf chemische Innovation konzentrieren können, statt zahlreiche Syntheserouten zu testen. Das Team baut automatisierte Geräte (Konzept: ein Gerät, viele Moleküle), die gewünschte Verbindungen mittels eigener Wissensbasis und Trial-and-Error erzeugen.

Es beschleunigt chemische Entdeckung für militärische Produkte. Kürzlich wurde bemerkenswerter Fortschritt bei dieser Automatisierung demonstriert.

Es könnte nächste-Generation-Verteidigungsprodukte ermöglichen: kleinere, langlebigere Batterien, Brennstoffzellen, sicherer handhabbare Sprengstoffe, effektive Raketentreibstoffe, bessere Klebstoffe, Farben und Beschichtungen.

Nutzen für Forschungschemiker

Normalerweise verbringt ein Forschungschemiker Dutzende Stunden mit Synthesepfad-Planung und Monate mit Laborausführung und -optimierung. Das neue Tool hilft Chemikern, ihre geistige Kapazität für molekulare Entdeckung einzusetzen.

Chemiker könnten Moleküle bedarfsgerecht generieren statt sie von Lieferanten zu beziehen und in Bulk zu entsorgen. Das Tool nützt nicht nur der Chemie, sondern vielen Technologiebereichen mit Kleinmolekül-F&E.

Automatisierte chemische Synthese erzeugt reproduzierbare Verfahren, die Produktion beschleunigen und demokratisieren. Make-It gewährleistet laut Entwicklern exakte Reproduzierbarkeit – da Pfade per Computerinstruktion ausgeführt werden, entfällt Lab-to-Lab-Variabilität.

Make-It-Synthesegeräte bieten sauberere, sicherere Lösungen: Kein physischer Umgang mit Gefahrstoffen wie Sprengstoffen. Zudem benötigen sie geringe Lösungsmittelvolumen und produzieren weniger Abfall.

Ähnliche Tools anderer Institute

Grzybowski Scientific Inventions (GSI) bietet ein kommerzielles Tool zur Filterung von Millionen Datenpunkten für optimale Arzneimittelentdeckungs-Routen.

University of Glasgow arbeitet an günstigen Tools zum 3D-Druck tragbarer Reaktoren für On-Demand-Synthese. MIT nutzt ML-Modelle für Arzneimittelforschung – ihr automatisierter chemischer Synthesizer lässt Chemikalien in vertikal ausgerichtete Reaktoren fließen, ein Roboterarm steckt, ordnet oder entfernt diese für computergestützte Synthesen.

Purdue University entwickelte High-Throughput-Screening mit Datenverarbeitung, Robotik, sensitiven Detektoren und Flüssigkeithandling für Millionen genetischer/pharmakologischer Tests.

Das Besondere an DARPAs Make-It: Es zielt auf die Generierung beliebiger Moleküle ab – nicht nur Pharmazeutika, sondern alle Verteidigungsbereiche. In kommenden Jahren werden Forscher fortschrittliche Analytik integrieren für Echtzeit-Klassifizierung von Syntheseprozessen und komplexere Verbindungen.