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专利号: 2025108292608
申请人: 苏州工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种AI驱动的化学实验模拟与结果预测系统,其特征在于,包括:实验数据采集模块:用于通过化学传感器阵列与多光谱成像装置采集实验过程的多模态数据,所述多模态数据包括反应物浓度时序数据、溶液温度分布图像、气体扩散动态视频流及反应容器压力波形;

光谱特征解析模块:对所述多模态数据采用小波变换结合卷积神经网络提取光谱特征,生成包括物质吸收峰位置特征、反应速率关联特征及相变过程时空特征的多维度解析结果;

反应动力学建模模块:基于所述多维度解析结果,采用偏微分方程构建反应物浓度场与温度场的耦合动力学模型,并通过有限元方法求解反应路径的梯度变化;

动态结果预测模块:基于所述耦合动力学模型,采用时序卷积网络预测不同实验参数下的产物分布概率,并生成反应条件优化方案;

实验参数反馈模块:根据所述反应条件优化方案,通过自适应控制算法实时调整反应体系的温度梯度与搅拌速率参数。

2.根据权利要求1所述的化学实验模拟与结果预测系统,其特征在于,所述实验数据采集模块包括:采用电化学传感器阵列测量反应界面离子迁移率时序数据,并通过红外热成像仪捕获反应容器表面温度分布图;

利用高速摄像装置记录气体析出过程的湍流特征视频流,同步采集反应釜内压力传感器的振荡波形数据。

3.根据权利要求2所述的化学实验模拟与结果预测系统,其特征在于,所述光谱特征解析模块还包括:对所述多模态数据采用频域分解算法分离不同波段的光谱响应,结合注意力机制加权融合特征通道;

通过三维卷积核提取所述气体扩散动态视频流的涡旋结构特征,构建湍流强度与反应速率的关联矩阵。

4.根据权利要求1所述的化学实验模拟与结果预测系统,其特征在于,所述反应动力学建模模块还包括:建立非稳态传质方程描述反应物浓度梯度变化,将温度场数据作为边界条件输入;

采用多重网格迭代算法加速偏微分方程求解过程,并基于残差连接构建深度神经网络代理模型。

5.根据权利要求1所述的化学实验模拟与结果预测系统,其特征在于,所述动态结果预测模块还包括:构建双向门控循环单元网络建模反应过程的长期依赖关系,提取时序特征的多尺度表示,通过蒙特卡洛采样生成反应参数的扰动集合,计算产物分布的概率密度函数。

6.根据权利要求5所述的化学实验模拟与结果预测系统,其特征在于,所述动态结果预测模块还包括:采用对抗生成网络构建虚拟实验环境,生成极端条件下的反应过程模拟数据;

通过对比学习算法对齐虚拟数据与实际观测数据的特征分布差异。

7.根据权利要求1所述的化学实验模拟与结果预测系统,其特征在于,所述实验参数反馈模块还包括:设计模糊PID控制器调节恒温装置的功率输出,基于温度分布图的梯度特征动态调整控制参数。

8.根据权利要求7所述的化学实验模拟与结果预测系统,其特征在于,所述实验参数反馈模块还包括:采用强化学习框架训练参数调整策略网络,定义状态空间为当前反应体系的多模态特征向量;

通过奖励函数约束能量消耗与反应效率的平衡关系,生成最优控制指令序列。

9.根据权利要求1所述的化学实验模拟与结果预测系统,其特征在于,所述系统还包括:构建反应安全评估模型,基于所述耦合动力学模型的梯度场数据,采用支持向量机分类器识别反应失控风险阈值;当检测到风险特征时,触发紧急参数调整协议并生成安全防护建议方案。

10.根据权利要求9所述的化学实验模拟与结果预测系统,其特征在于,所述反应安全评估模型还包括:通过知识图谱关联历史事故案例数据,生成针对当前反应体系的安全防护策略推理路径。