機(jī)器化學(xué)家“小來”在做實(shí)驗(yàn)。中國(guó)科大供圖 在人們的傳統(tǒng)印象里,在實(shí)驗(yàn)室搞研究的都是穿白大褂的科研人員。但在中國(guó)" />

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從“試錯(cuò)”到“智能創(chuàng)造”:機(jī)器化學(xué)家來了

7個(gè)月前 來源:中國(guó)科學(xué)報(bào) 觀看:86

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機(jī)器化學(xué)家“小來”在做實(shí)驗(yàn)。中國(guó)科大供圖Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

在人們的傳統(tǒng)印象里,在實(shí)驗(yàn)室搞研究的都是穿白大褂的科研人員。但在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)科大)機(jī)器化學(xué)家實(shí)驗(yàn)室里,卻是另一番景象:這里沒有一個(gè)人,只有動(dòng)作靈活的機(jī)器人在操作臺(tái)之間來回穿梭,伸出機(jī)械手臂配制試劑。它不僅能夠做實(shí)驗(yàn),還會(huì)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和方案。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

這款全球首個(gè)集閱讀文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、自主優(yōu)化等功能于一體,覆蓋化學(xué)品開發(fā)全流程的機(jī)器化學(xué)家平臺(tái),被科研人員形象地稱為“機(jī)器化學(xué)家”。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人、中國(guó)科大化學(xué)物理系教授江俊介紹:“從數(shù)百萬(wàn)種材料的可能組合中找到最優(yōu)解,科研人員也許一生都做不完;有了機(jī)器化學(xué)家,可能只需要一兩周時(shí)間?!?span style="display:none">Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

機(jī)器化學(xué)家融合了大數(shù)據(jù)、人工智能和自動(dòng)化的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì),為化學(xué)這一傳統(tǒng)學(xué)科提供了新的研究范式。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

那么,這款如此聰慧的機(jī)器化學(xué)家是如何誕生的?時(shí)任中國(guó)科大化學(xué)物理系執(zhí)行主任、現(xiàn)任中國(guó)科大合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心主任羅毅說:“這是天時(shí)、地利、人和的結(jié)果。”Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

1 天時(shí):科研發(fā)展的必然Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

2011年底,江俊決定回國(guó)加入中國(guó)科大,與他在瑞典皇家理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位的導(dǎo)師羅毅再次攜手。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

兩人都從事理論和計(jì)算化學(xué)方面的研究,但各有側(cè)重。羅毅主攻解析高分辨單分子化學(xué)成像,江俊則更關(guān)注材料設(shè)計(jì)和微觀機(jī)理的研究。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

2013年底的一天,羅毅與江俊一起出差。在路上,羅毅拋出一個(gè)問題:基于獨(dú)立事例的理論計(jì)算,雖然符合傳統(tǒng)研究范式,但效率太低。有沒有可能通過大數(shù)據(jù)技術(shù)提高效率?Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

江俊經(jīng)過調(diào)研后發(fā)現(xiàn),我國(guó)嚴(yán)重缺乏科學(xué)數(shù)據(jù)的積累,在學(xué)術(shù)上非常被動(dòng)。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“我們做了大量研究工作,但最終成果發(fā)表在外文期刊上。引用這些論文數(shù)據(jù)時(shí)還得花錢買,并且只有訪問權(quán),不允許大量下載?!苯≌J(rèn)為,要用好大數(shù)據(jù)技術(shù),必須首先建立數(shù)據(jù)系統(tǒng)。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

從2014年起,江俊帶領(lǐng)學(xué)生收集教科書、論文、專利中“沉淀”的化學(xué)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí),用3年搭建起“中國(guó)人自己的化學(xué)材料大數(shù)據(jù)庫(kù)”。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

有了足夠的數(shù)據(jù)后,接下來的問題就是如何使用。在技術(shù)上,人工智能是處理大數(shù)據(jù)最好的手段。然而,這對(duì)羅毅、江俊而言是一個(gè)全新的工具。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

不懂就學(xué),知難而上。他們以自己熟悉的譜學(xué)、催化為抓手,應(yīng)用人工智能方法開展研究,取得了良好的效果。值得一提的是,江俊發(fā)現(xiàn)的多個(gè)功能強(qiáng)大的描述符,被《科學(xué)》雜志兩次專文推薦。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

雖然融合了人工智能技術(shù),但如何用大數(shù)據(jù)解決實(shí)際的化學(xué)問題,依舊是個(gè)挑戰(zhàn)。“因?yàn)閿?shù)據(jù)本身缺乏知識(shí)邏輯的關(guān)聯(lián)?!绷_毅說。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

2017年的一天,羅毅想到一個(gè)好點(diǎn)子:可否借助本校兩位教授在發(fā)光材料、催化劑領(lǐng)域的深厚積累,將他們的知識(shí)與大數(shù)據(jù)庫(kù)融合?Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

他激動(dòng)地將江俊叫到辦公室,說:“你把張國(guó)慶、熊宇杰發(fā)表的論文全部讀一遍,這樣就能形成一個(gè)‘張國(guó)慶大腦’、一個(gè)‘熊宇杰大腦’。研究發(fā)光材料時(shí),就調(diào)用‘張國(guó)慶大腦’;設(shè)計(jì)催化劑時(shí),就調(diào)用‘熊宇杰大腦’。這樣一來,我們這些化學(xué)知識(shí)不足的人也可以用好數(shù)據(jù)了?!?span style="display:none">Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

就這樣,江俊和同學(xué)們一起對(duì)海量文本數(shù)據(jù)進(jìn)行人工標(biāo)注,逐步賦予計(jì)算機(jī)自主閱讀并分析文獻(xiàn)資料的能力,僅用兩年就成功培育出一顆“化學(xué)大腦”。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“化學(xué)大腦”有了,下一步就是想辦法給大腦配上可以實(shí)際操作的“雙手”。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

2020年,英國(guó)利物浦大學(xué)安德魯·庫(kù)珀團(tuán)隊(duì)建造了世界首個(gè)移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)員。研讀完他們發(fā)表的相關(guān)文章,江俊信心滿滿地對(duì)羅毅說:“我們不但可以讓機(jī)器人做實(shí)驗(yàn),還可以給機(jī)器人配上‘化學(xué)大腦’?!?span style="display:none">Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

同年,在中國(guó)科大的一次交叉學(xué)科論壇上,江俊認(rèn)識(shí)了該校信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院從事機(jī)器人研究的副教授尚偉偉,兩人在聯(lián)手研發(fā)機(jī)器化學(xué)家上一拍即合。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

于是,在江俊的帶領(lǐng)下,他們迅速組織了一個(gè)青年團(tuán)隊(duì),夜以繼日協(xié)同攻關(guān)。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

2021年12月,全球首個(gè)數(shù)據(jù)智能驅(qū)動(dòng)的機(jī)器化學(xué)家,終于在中國(guó)誕生了。它融合“化學(xué)大腦”,集成了兩臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人、19個(gè)智能化學(xué)工作站和高通量計(jì)算系統(tǒng),覆蓋科學(xué)研究方法論全流程。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

2022年9月,相關(guān)研究成果發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》上。審稿專家如此評(píng)價(jià):這款機(jī)器化學(xué)家的“機(jī)器人系統(tǒng)、工作站和智能化學(xué)大腦都是最先進(jìn)的”,“將對(duì)化學(xué)科學(xué)產(chǎn)生巨大影響”。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“機(jī)器化學(xué)家不是某天一拍腦袋就能做出來的?!绷_毅說,“這是我們與時(shí)俱進(jìn)、吸納新知識(shí)、利用新技術(shù)解決問題的過程,也是持續(xù)進(jìn)行科研探索的必然結(jié)果。”Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

2 地利:多學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì)Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

創(chuàng)造出這樣一位能閱讀、能思考、能實(shí)踐、能最終解決問題的機(jī)器化學(xué)家,并非易事。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

江俊認(rèn)為,這主要得益于中國(guó)科學(xué)院集成攻關(guān)的傳統(tǒng)和中國(guó)科大寬松的科研環(huán)境、多學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì)。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

他回憶,大數(shù)據(jù)模型建立后,需要在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證,這意味著更大的投入。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

2021年初,中國(guó)科學(xué)院發(fā)布了當(dāng)年基礎(chǔ)前沿和關(guān)鍵核心技術(shù)中的重大科學(xué)問題清單,“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的化學(xué)、材料和生物科學(xué)的機(jī)器科學(xué)家”是46個(gè)項(xiàng)目之一。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

江俊鼓起勇氣,決定“揭榜掛帥”。很快,他的項(xiàng)目申請(qǐng)獲得通過。從2021年到2025年,中國(guó)科學(xué)院將拿出2000萬(wàn)元經(jīng)費(fèi),給予江俊團(tuán)隊(duì)連續(xù)5年的穩(wěn)定支持。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

也是在2021年,江俊向中國(guó)科大提交了一份“‘雙一流’學(xué)科重點(diǎn)項(xiàng)目建議表”。學(xué)校研究后,給予1000萬(wàn)元經(jīng)費(fèi)支持。同時(shí),中國(guó)科大合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院出手相援,為研發(fā)團(tuán)隊(duì)提供了研發(fā)場(chǎng)地、調(diào)配了研究設(shè)備。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“這種快速?zèng)Q策、快速支持、快速撥款的響應(yīng)機(jī)制給了我很大激勵(lì),也為研究提供了及時(shí)、充分的保障。在人工智能領(lǐng)域,技術(shù)迭代速度極快,一步落后就會(huì)步步落后。”江俊說。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

中國(guó)科大還有一個(gè)天然優(yōu)勢(shì):這里會(huì)聚了不同學(xué)科背景的科研人員,他們可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)同攻關(guān),更加快速地把構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

例如,機(jī)器人是整個(gè)平臺(tái)中的重要一環(huán)。當(dāng)初,尚偉偉與江俊商量后,愿意改變團(tuán)隊(duì)的研究方向,專門研發(fā)實(shí)驗(yàn)機(jī)器人。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

安德魯·庫(kù)珀在參觀機(jī)器化學(xué)家實(shí)驗(yàn)室時(shí),最羨慕的就是江俊他們擁有自己的機(jī)器人研發(fā)團(tuán)隊(duì)。江俊頗為自豪地說:“化學(xué)機(jī)器人指令集的每一行代碼都是我們團(tuán)隊(duì)自己寫出來的,如果要做一個(gè)新的動(dòng)作,可以隨時(shí)調(diào)整代碼。安德魯·庫(kù)珀則必須請(qǐng)公司改代碼,因?yàn)樗臋C(jī)器人是買來的?!?span style="display:none">Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

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研究團(tuán)隊(duì)在控制室分析電催化機(jī)器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果。張大崗/攝Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

3 人和:年輕團(tuán)隊(duì)的助力Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

和機(jī)器化學(xué)家一樣年輕的,是研發(fā)團(tuán)隊(duì)——其成員以朝氣蓬勃的“90后”“95后”為主。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“這群年輕人做出的東西比我想象的好得多,每一步的研究結(jié)果都超出預(yù)期。”羅毅說。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

例如,在早期的數(shù)據(jù)采集工作中,還是中國(guó)科大少年班學(xué)院本科生的肖恒宇、霍姚遠(yuǎn)、馮超就表現(xiàn)出超強(qiáng)的研發(fā)能力。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

剛開始,羅毅、江俊定期開討論會(huì),為學(xué)生們提供指導(dǎo)。但在討論會(huì)上,他倆發(fā)現(xiàn)很多時(shí)候根本插不上話。之后經(jīng)常出現(xiàn)的場(chǎng)面是,學(xué)生熱火朝天地討論,老師在一旁安靜地聽、欣慰地看。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“不得不承認(rèn),信息科學(xué)時(shí)代,年輕人比我們的感覺更敏銳、理解力更強(qiáng),他們的思維方式早就‘?dāng)?shù)字化’了?!庇谑?,羅毅與江俊達(dá)成一致——把最重要、最困難的事情交給年輕人去做。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

結(jié)果證明,他們的決定是對(duì)的。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

在機(jī)器化學(xué)家創(chuàng)建中,除了搭建數(shù)據(jù)庫(kù)外,肖恒宇還自學(xué)計(jì)算機(jī)軟件,開發(fā)出操作系統(tǒng)1.0版本。該操作系統(tǒng)既符合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作習(xí)慣,又能發(fā)揮機(jī)器人的自動(dòng)化優(yōu)勢(shì),還能嵌入智能模型。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

近期,肖恒宇又將操作系統(tǒng)升級(jí)到2.0版本,實(shí)現(xiàn)了硬件即插即用、模型普適遷移和操作云端共享。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

專業(yè)工程師看了該架構(gòu)都驚嘆不已:“類似的框架只在西門子智能實(shí)驗(yàn)室看到過,只有經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師團(tuán)隊(duì)花費(fèi)很高成本才能開發(fā)出來?!?span style="display:none">Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

人工智能領(lǐng)域有一句話:有多少智能,背后就有多少人工。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

培育“化學(xué)大腦”最重要的是賦予計(jì)算機(jī)理解物質(zhì)的能力。當(dāng)時(shí),正在讀碩士研究生的張百成,沒日沒夜地標(biāo)注了幾個(gè)星期,文獻(xiàn)讀得頭昏腦漲,但完成的工作量微乎其微。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

后來他改變“打法”,找了多位有專業(yè)背景的同學(xué)聯(lián)合作戰(zhàn)。他們一起構(gòu)建化學(xué)詞典、整理反應(yīng)數(shù)據(jù),很快設(shè)計(jì)出第一代文獻(xiàn)閱讀系統(tǒng),得到了第一批高質(zhì)量的標(biāo)記數(shù)據(jù)。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“95后”趙路遠(yuǎn)結(jié)合本科學(xué)的電子工程知識(shí),主攻化學(xué)工作站改造。她記得,與師弟曹嘉祺一起編寫固體進(jìn)樣儀器的驅(qū)動(dòng)程序時(shí),由于信息掌握不充分,無法準(zhǔn)確理解并調(diào)用儀器接口。他們多次咨詢國(guó)外廠商和代理商,得到的回應(yīng)都是“無可奉告”“商業(yè)機(jī)密”。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“后來,我們花了3個(gè)星期,重復(fù)做了3000次發(fā)送信號(hào)、等待反饋和記錄響應(yīng)實(shí)驗(yàn),逐步逆向試出底層控制邏輯,成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制?!壁w路遠(yuǎn)說,國(guó)外廠商反過來主動(dòng)聯(lián)系他們,想購(gòu)買他們研發(fā)的驅(qū)動(dòng)程序。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

類似這樣的事,在機(jī)器化學(xué)家項(xiàng)目攻關(guān)中并不鮮見。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

令江俊欣慰的是,這群年輕人從不以專業(yè)限制自己,而是主動(dòng)學(xué)習(xí)、迎難而上,想方設(shè)法解決問題。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

眼下,這群學(xué)生已成為實(shí)驗(yàn)室的骨干,各有各的絕活兒。其中,肖恒宇正在設(shè)計(jì)集中式大規(guī)模機(jī)器科學(xué)家平臺(tái),張百成在賦予機(jī)器人譜學(xué)智能,趙路遠(yuǎn)在探索適配產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的化學(xué)工作站。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

4 表現(xiàn):科研能力超強(qiáng)Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

數(shù)千年來,人類在化學(xué)領(lǐng)域不斷解鎖物質(zhì)世界的奧秘,制造出許多令人驚嘆的物品和材料。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

然而,化學(xué)又是一門需要一點(diǎn)“運(yùn)氣”的學(xué)科。能產(chǎn)生反應(yīng)的物質(zhì)有很多,不同的量會(huì)帶來不同的結(jié)果。更關(guān)鍵的是,反應(yīng)釜完全是個(gè)“黑箱”,里面會(huì)發(fā)生什么、過程如何,在很多情況下是無法計(jì)算和計(jì)量的。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

因此,在化學(xué)領(lǐng)域總有一些“無心插柳”的成果,也有一些“徒勞無功”的無奈。得到想要的結(jié)果,可能需要很長(zhǎng)的時(shí)間。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

機(jī)器化學(xué)家的誕生有望改變這一狀況。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

江俊介紹,機(jī)器化學(xué)家通過機(jī)器人精準(zhǔn)的自動(dòng)化操作能力,可以“不知疲倦”地執(zhí)行任務(wù)。與此同時(shí),“化學(xué)大腦”同步進(jìn)行量子化學(xué)仿真模擬,再融合理論大數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)小數(shù)據(jù)產(chǎn)生具有預(yù)測(cè)能力的人工智能模型,最終得到算法預(yù)測(cè)、驗(yàn)證全局最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)配方。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

正是這種理實(shí)交融的研究范式,能夠從數(shù)百萬(wàn)種可能的配方中迅速識(shí)別最佳組合,極大加速了新物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

江俊以創(chuàng)制“高熵非貴金屬產(chǎn)氧催化劑”為例,展示機(jī)器化學(xué)家的超強(qiáng)能力。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

高熵材料具有高混亂、高無序、高復(fù)雜度的特點(diǎn),能提高能源電池的穩(wěn)定性,對(duì)新能源發(fā)展非常重要。如果按照以往的方法,科研人員要從29種非貴金屬元素中選出5種進(jìn)行超過55萬(wàn)種配比組合,“試錯(cuò)”研究可能需要1400年。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

而機(jī)器化學(xué)家通過閱讀1.6萬(wàn)篇催化論文,自主遴選出5種非貴金屬元素,并融合2.5萬(wàn)組理論計(jì)算數(shù)據(jù)和207組全流程機(jī)器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),建立并優(yōu)化預(yù)測(cè)模型,將創(chuàng)制周期縮短為5個(gè)星期。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

體現(xiàn)機(jī)器化學(xué)家強(qiáng)大科研能力的,還有一項(xiàng)基于火星隕石的催化劑研究。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

一直以來,火星移民是人類的夢(mèng)想。實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想,首先要解決火星大氣中氧氣缺乏的難題。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

就在前不久,機(jī)器化學(xué)家利用火星隕石成功創(chuàng)制出實(shí)用的產(chǎn)氧電催化劑。該成果在《自然-合成》發(fā)表后,引發(fā)了很大反響?!蹲匀弧肪W(wǎng)站相關(guān)文章認(rèn)為,此項(xiàng)研究“為火星探測(cè)和地外文明探索提供了新的技術(shù)手段”。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

江俊介紹,如果用人工方式做實(shí)驗(yàn),以5種不同的火星礦石作為原料,有超過376萬(wàn)個(gè)配方的排列組合。按每個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證至少5小時(shí)計(jì)算,找到最佳配方可能需要2000年。而機(jī)器化學(xué)家只用了5個(gè)星期就做完了實(shí)驗(yàn)。給出的優(yōu)化后催化劑配方,可以提供足夠的氧氣。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

江俊等人親切地把機(jī)器化學(xué)家命名為“小來”,意味著開啟未來物質(zhì)科學(xué)探索的新紀(jì)元。它與人類智慧的結(jié)合將創(chuàng)建物質(zhì)科學(xué)全新的可能,引領(lǐng)人類在星辰大海中不斷拓寬知識(shí)的邊界。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

5 目標(biāo):數(shù)據(jù)與智能驅(qū)動(dòng)的化學(xué)研究新范式Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

放眼全球,在機(jī)器化學(xué)家領(lǐng)域,目前只有英國(guó)格拉斯哥大學(xué)和中國(guó)科大實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化文獻(xiàn)閱讀功能、英國(guó)利物浦大學(xué)和中國(guó)科大實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人可移動(dòng)性。最為重要的是,國(guó)外同行研發(fā)的同類產(chǎn)品均未實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)調(diào)研、合成、表征、測(cè)試、數(shù)據(jù)處理全流程,可進(jìn)行的研究類型較為單一,離智能化尚有差距。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“這說明我國(guó)的機(jī)器化學(xué)家研發(fā)與國(guó)際同行處于并跑階段,并在某些方面具有領(lǐng)跑優(yōu)勢(shì),發(fā)展?jié)摿薮??!苯≌f。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

從機(jī)器化學(xué)家的成功經(jīng)驗(yàn)看,羅毅認(rèn)為,未來可以將科學(xué)工程化,把優(yōu)秀科研人員聚集在一起,以機(jī)器為載體,以數(shù)據(jù)為要素,做有組織的科研。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

羅毅表示,他們的目標(biāo)是迅速擴(kuò)大機(jī)器化學(xué)家這一技術(shù)平臺(tái)的規(guī)模,增強(qiáng)其能力,建成世界上最好的“化學(xué)醫(yī)院”。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“我們希望可以擴(kuò)大平臺(tái)規(guī)模、多地聯(lián)動(dòng),建成不同形態(tài)的智能機(jī)器人,比如天上飛的、地上跑的、桌面微操作的機(jī)器人,日均完成萬(wàn)次以上化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作,滿足航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、材料科學(xué)、化工原料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的研發(fā)需求?!?span style="display:none">Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

目前,研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在賦予機(jī)器人對(duì)化學(xué)過程的感知、預(yù)判能力?!氨热?,賦予機(jī)器人譜學(xué)智能。以前是訓(xùn)練機(jī)器人如何做實(shí)驗(yàn),現(xiàn)在希望機(jī)器人通過譜學(xué)智能直接看到微觀世界的變化,這樣就能夠更快地預(yù)判化學(xué)變化,超越人對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解?!绷_毅說。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

羅毅期待更多科研人員將重要的科學(xué)問題放到機(jī)器化學(xué)家這個(gè)平臺(tái)上,以提高科研效率、產(chǎn)出更多新成果。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“我們處在一個(gè)技術(shù)快速迭代的時(shí)代,要主動(dòng)擁抱新技術(shù),以積極開放的心態(tài)迎接世界的變化?!绷_毅這樣闡述團(tuán)隊(duì)的終極目標(biāo):創(chuàng)造出具備創(chuàng)造力的智能化學(xué)家,及早形成數(shù)據(jù)與智能驅(qū)動(dòng)的化學(xué)研究新范式。Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

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江俊在機(jī)器化學(xué)家實(shí)驗(yàn)室里調(diào)試操作指令。張大崗/攝Kpm即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2024-04-11 第4版 專題)

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