使用AI设计更好的滤水器

即使是最好的滤水器也会让一些东西通过，但设计改进的材料然后对其进行测试既费时又困难。现在，ACSCentralScience的研究人员报告说，人工智能(AI)可以加速有前途的材料的开发。在一项概念验证研究中，他们模拟了过滤器多孔膜内衬的不同模式的吸水和疏水基团，并找到了应该让水容易通过并减缓某些污染物的最佳排列。

过滤系统，从水龙头附件到房间大小的工业系统，都可以净化饮用水和其他用途的水。然而，如果水非常脏或含有小的中性分子，例如硼酸——一种用于农作物的常见杀虫剂，目前的过滤膜就会遇到困难。这是因为合成多孔材料通常仅限于按大小或电荷对化合物进行分类。但生物膜具有由蛋白质(例如水通道蛋白)制成的孔隙，由于排列在通道上的不同类型的官能团或原子集合，它们可以通过大小和电荷将水与其他分子分开。M.ScottShell及其同事受到合成多孔材料的启发，希望使用计算机设计碳纳米管孔的内部，以过滤含硼酸的水。

研究人员模拟了一个碳纳米管通道，其羟基(吸水)和/或甲基(疏水)基团与内壁上的每个原子相连。然后，他们使用优化算法和机器学习(一种人工智能)设计并测试了数千种功能组模式，以评估水和硼酸通过孔隙的速度。这是他们的发现：

最佳图案是一排或两排羟基夹在甲基之间，在孔的中部周围形成环。

在这些模拟中，水通过孔隙的速度几乎是硼酸的两倍。

另一系列模拟表明，其他中性溶质，包括苯酚、苯和异丙醇，也可以通过优化的碳纳米管设计与水分离。

研究人员表示，这项研究证明了AI在开发具有新特性的净水膜方面的作用，并可能构成新型过滤系统的基础。他们补充说，该方法可以适用于设计与水或其他分子具有独特相互作用的表面，例如抗污涂层。