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Un team di chimici della Florida State University (FSU) ha sviluppato un metodo basato su intelligenza artificiale e robotica per identificare la composizione chimica di soluzioni saline essiccate semplicemente analizzando un’immagine. Con un’accuratezza del 99%, questa tecnologia potrebbe rivoluzionare il settore dell’analisi chimica, rendendola più accessibile, economica e utilizzabile in una vasta gamma di applicazioni, dalla ricerca spaziale alla medicina forense.
Lo studio, pubblicato su Digital Discovery, mostra come un algoritmo di machine learning, supportato da un robot di preparazione campioni chiamato RODI (Robotic Drop Imager), possa sostituire metodi tradizionali complessi e costosi, rendendo l’analisi chimica più rapida e portatile.
Come funziona il sistema AI per l’analisi chimica
Il progetto parte dall’osservazione delle macchie lasciate dall’evaporazione di soluzioni saline, un fenomeno comune ma raramente studiato con questa applicazione. In una ricerca precedente, il team di FSU aveva dimostrato che un’intelligenza artificiale era in grado di riconoscere il tipo di sale contenuto in una soluzione analizzando la forma e la struttura delle macchie. Tuttavia, il metodo era limitato dal numero di campioni processabili manualmente.
Ora, grazie all’integrazione di un sistema robotico per la preparazione dei campioni, il team ha potuto ampliare il dataset e migliorare drasticamente la precisione dell’AI. Il processo avviene in diverse fasi:
- Il robot RODI prepara più di 2.000 campioni al giorno, depositando piccole quantità di soluzione su superfici controllate.
- Una fotocamera cattura immagini delle macchie essiccate.
- Le immagini vengono convertite in scala di grigi e analizzate in base a 47 parametri differenti, tra cui luminosità, area e pattern di cristallizzazione.
- Il modello AI confronta le caratteristiche estratte con un database di oltre 23.000 immagini, identificando sia il tipo di sale presente sia la sua concentrazione con una precisione del 92%.
Questo approccio elimina la necessità di strumenti di laboratorio complessi come spettrometri e microscopi costosi, semplificando l’accesso a tecniche avanzate di analisi chimica.
Perché questa tecnologia è rivoluzionaria?
Le tecniche di analisi chimica tradizionali si basano su strumenti altamente specializzati, che richiedono campioni ben preparati, attrezzature costose e competenze avanzate. Questo metodo, invece, permette di eseguire un’analisi dettagliata con una semplice fotocamera e un software di AI, rendendolo ideale per contesti in cui le risorse sono limitate.
Il progetto è stato sviluppato con il supporto della NASA, che sta cercando soluzioni a basso costo e basso peso per l’analisi chimica su missioni spaziali. Grazie a questo sistema, un rover su un pianeta o una luna potrebbe eseguire test chimici sul posto, senza la necessità di riportare i campioni sulla Terra.
Altre applicazioni includono:
- Forze dell’ordine: test preliminari su sostanze sospette per identificare droghe o materiali pericolosi.
- Sicurezza industriale: analisi rapida di sostanze chimiche versate in incidenti.
- Medicina: diagnosi rapide in ospedali privi di laboratori avanzati.
Secondo il professor Oliver Steinbock, autore principale dello studio, l’obiettivo è quello di democratizzare l’analisi chimica, permettendo a chiunque di ottenere dati precisi senza bisogno di strumenti costosi.
L’AI come strumento per il futuro della chimica
L’uso dell’intelligenza artificiale sta trasformando il modo in cui vengono condotte le ricerche scientifiche. Alla FSU, l’AI non è vista solo come uno strumento di supporto, ma come una vera e propria piattaforma per la scoperta scientifica.
Come sottolinea Steinbock, fino a pochi anni fa ottenere queste informazioni avrebbe richiesto strumentazione costosa e personale altamente qualificato. Oggi, con la combinazione di machine learning e automazione robotica, è possibile ottenere risultati in pochi secondi, con la stessa accuratezza delle tecniche tradizionali.
Questo studio dimostra come la scienza stia entrando in una nuova era, in cui l’intelligenza artificiale permette di abbattere barriere economiche e logistiche, aprendo nuove strade per l’esplorazione scientifica in settori come la medicina, la sicurezza e l’esplorazione spaziale.
