Im Rahmen des Projekts NMRplusX wird ein Hard- und Software-basiertes Synthese- und Analysesystem entwickelt, das eine orthogonale, spektroskopische Analyse mit Chemometrie als Prozessanalysetechnologie (PAT) zur Kalibrierung und Selbstoptimierung von chemischen Prozessen kombiniert.

Während Nanalysis Corp und Fraunhofer IMM  ihre Zusammenarbeit im Rahmen eines multi-lateralen und internationalen Forschungsprojekts verstetigen, werden TROUT und Dr. Jason Hein von der University of British Columbia das Team rund um NMRplusX mit ihrem Spezialwissen ergänzen.

Das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM (Mainz, Deutschland) und Nanalysis Corp. (Calgary, Kanada) sind die nationalen Konsortialführer eines innovativen Forschungsprojekts, das zum Teil von der deutschen und der kanadischen Regierung finanziert wird. Die Laufzeit des Projekts beträgt 30 Monate.

Die chemischen Reaktion wurde in einem ersten Schritt über mathematische Zusammenhänge in einem Modell zusammengefasst. Mit dem Modell ist es möglich, das Verhalten von unterschiedlichen Substanzen in der Apparatur zu berechnen. Für die exakte Berechnung sind allerdings noch Ergebnisse von Experimenten erforderlich, um die Parameter auf die realen Gegebenheiten anzupassen. Die Berechnungen basieren auf einer numerischen Integration der aufgestellten Differentialgleichungen und sind wesentlich schneller durchführbar als reale Reaktionen. Dies ermöglicht ein schnelleres Trainieren der KI, die dann mit den realen Experimenten noch „feinjustiert“ werden muss. Die Optimierungsmaxima des Modells werden zusätzlich durch eine numerische Maximumermittlung verifiziert. Dieses Modell wurde verwendet, um eine erste Parameteroptimierung mit Algorithmen (QN, DQN, DDPG) aus dem Bereich Reinforcement Learning (RL) vorzunehmen.

Nach einigen Verzögerungen konnte der Aufbau für das Experiment nun am Fraunhofer-Institut in Mainz fertiggestellt werden und wir sind gespannt auf die ersten Ergebnisse einer KI gesteuerten Synthese.

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