科技日?qǐng)?bào)記者 陸成寬

10月5日，記者從中國(guó)科學(xué)院獲悉，通過(guò)開(kāi)發(fā)和集成移動(dòng)機(jī)器人、化學(xué)工作站、智能操作系統(tǒng)、科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，我國(guó)科研人員研制出具有初級(jí)科學(xué)思維的全流程人工智能機(jī)器化學(xué)家。相關(guān)研究成果發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》。

(資料圖片)

“機(jī)器化學(xué)家平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)與智能模型雙驅(qū)動(dòng)下的化學(xué)合成-表征-測(cè)試全流程開(kāi)發(fā)，在軟硬件方面已全面超過(guò)國(guó)際同類(lèi)裝置，具有更強(qiáng)的化學(xué)智能和廣泛的化學(xué)品開(kāi)發(fā)能力?！敝袊?guó)科技大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院教授江俊說(shuō)，目前，該平臺(tái)已涵蓋光催化與電催化材料、發(fā)光分子、光學(xué)薄膜材料等，且適用范圍將隨平臺(tái)升級(jí)和拓展繼續(xù)擴(kuò)大。

該平臺(tái)可采用機(jī)器智能去查找和閱讀文獻(xiàn)，從海量研究數(shù)據(jù)中汲取專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，在前人知識(shí)與數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出科學(xué)假說(shuō)并制定實(shí)驗(yàn)方案。

同時(shí)，平臺(tái)還可以調(diào)度2臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人和15個(gè)自主開(kāi)發(fā)的智能化學(xué)工作站，完成高通量化學(xué)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，且平臺(tái)預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)接口，具備可擴(kuò)展性?！巴ㄟ^(guò)配套的后臺(tái)操作系統(tǒng)，平臺(tái)還實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、處理、分析和可視化，并裝載了云端數(shù)據(jù)庫(kù)，可實(shí)時(shí)調(diào)用和更新數(shù)據(jù)庫(kù)信息。”江俊介紹。

更重要的是，“平臺(tái)獨(dú)有的計(jì)算大腦能夠讓機(jī)器科學(xué)家更加理解化學(xué)，更加擅長(zhǎng)化學(xué)創(chuàng)造。”江俊強(qiáng)調(diào)。

當(dāng)前，化學(xué)研究的對(duì)象日益復(fù)雜化、高維化，傳統(tǒng)的研究范式主要是依賴(lài)于“窮舉”、“試錯(cuò)”的手段。面對(duì)龐大的化學(xué)空間，配方和工藝的搜索常常止步于局部最優(yōu)，無(wú)法進(jìn)行全局探索。

以潛力巨大的高熵化合物催化劑為例，其多種元素的高度無(wú)序混合帶來(lái)了高穩(wěn)定性，也給人工試驗(yàn)找出最優(yōu)配比帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。獲得最優(yōu)配方需要遍歷測(cè)試極其龐大的化學(xué)配比組合，目前僅限于對(duì)最多3種金屬組合進(jìn)行優(yōu)化。

“而機(jī)器化學(xué)家發(fā)揮其數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和智能優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)，智能閱讀16000篇論文并自主遴選出5種非貴金屬元素，融合2萬(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)，從55萬(wàn)種可能的金屬配比中找出最優(yōu)的高熵催化劑?！苯≌f(shuō)，通過(guò)智能工作流程，它將傳統(tǒng)“炒菜式”遍歷搜索所需的1400年縮短為5周。

對(duì)此，國(guó)際審稿人評(píng)價(jià)道：該成果的“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”。該工作脫離了傳統(tǒng)試錯(cuò)研究范式的限制，展現(xiàn)了“最強(qiáng)化學(xué)大腦”指導(dǎo)的智能新范式的巨大優(yōu)勢(shì)，引領(lǐng)化學(xué)研究朝著知識(shí)理解數(shù)字化、操作指令化、創(chuàng)制模板化的未來(lái)趨勢(shì)前進(jìn)，確立了我國(guó)在智能化學(xué)創(chuàng)新領(lǐng)域的全球領(lǐng)跑地位。

全球首個(gè)數(shù)據(jù)智能驅(qū)動(dòng)的全流程機(jī)器化學(xué)家。圖片由中國(guó)科學(xué)院提供

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