科學家利用AI設計增強型微型馬達從廢水中產生綠色能源
西班牙加泰隆尼亞化學研究所(ICIQ)的研究人員設計了能自行移動的微型馬達,用於淨化廢水。這個過程可以產生氨,而氨可以作為一種綠色能源。現在,哥德堡大學開發的一種人工智慧方法將用於調整電機,以達到最佳效果。
這項研究中的微型馬達外部塗有化合物漆酶,這使得馬達能夠將水中的尿素轉化為氨。資料來源:加泰隆尼亞化學研究所(ICIQ)
微型馬達已成為一種很有前景的環境修復工具,這主要是由於它們能夠在微觀尺度上自主導航並執行特定任務。微型馬達由矽和二氧化錳製成的管子組成,其中一端透過化學反應釋放氣泡。這些氣泡就像馬達一樣帶動管子運動。
加泰隆尼亞化學研究所(ICIQ)的研究人員製造了一種覆蓋有化合物漆酶的微電機,當污染水中的尿素與電機接觸時,漆酶會加速將尿素轉化為氨。
「這是一個有趣的發現。如今,水處理廠難以分解所有尿素,導致水排放後富營養化。”ICIQ凱瑟琳-比利亞(Katherine Villa)博士小組的博士生麗貝卡-費雷爾( Rebeca Ferrer)說。
哥德堡大學教授喬瓦尼-沃爾佩。圖片來源:Johan Wingborg
將尿素轉化為氨還具有其他優勢。如果能從水中提取氨,還可以將氨轉化為氫,從而獲得綠色能源。
不過要將新技術實用化還有大量的開發工作要做,微型馬達產生的氣泡為研究人員帶來了難題。
凱瑟琳-比利亞,加泰隆尼亞化學研究所(ICIQ)組長。圖片來源:ICIQ
「我們需要優化設計,使管道能夠盡可能高效地淨化水。」費雷爾解釋說:『要做到這一點,我們需要觀察它們是如何運動的,以及它們能持續工作多長時間,但這很難在顯微鏡下觀察到,因為氣泡會遮擋視線。”
不過,由於哥德堡大學研究人員開發的一種人工智慧方法,我們可以在顯微鏡下估算微型馬達的運動。透過機器學習,可以同時監控液體中的多個馬達。
“如果我們無法監控微電機,就無法對其進行開發。”哥德堡大學物理系博士生Harshith Bachimanchi 說:”我們的人工智能在實驗室環境下運行良好,目前開發工作正在實驗室環境下進行。”
研究人員很難說城市水處理廠還要多久才能成為能源生產商。還有很多開發工作要做,包括人工智慧方法,需要對其進行修改,目標是將馬達調整到完美狀態,以便在大規模試驗中發揮作用。