速度、準(zhǔn)確性勝過專家 機(jī)器人能用AI加速發(fā)現(xiàn)化學(xué)分子

 原標(biāo)題：速度、準(zhǔn)確性勝過專家 機(jī)器人能用AI加速發(fā)現(xiàn)化學(xué)分子

【總編輯圈點(diǎn)】

科技日報(bào)北京1月25日電 (記者張夢然) 荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)化學(xué)家開發(fā)了一種自主化學(xué)合成機(jī)器人。這款被稱為“化學(xué)機(jī)器人”(RoboChem)的臺式設(shè)備具有集成的、人工智能(AI)驅(qū)動的機(jī)器學(xué)習(xí)單元，在速度和準(zhǔn)確性方面均勝過人類化學(xué)家，同時(shí)還表現(xiàn)出高度的獨(dú)創(chuàng)性。作為同類產(chǎn)品中的第一個(gè)，它可顯著加速化學(xué)分子發(fā)現(xiàn)，用于制藥及其他諸多領(lǐng)域。研究論文25日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

“化學(xué)機(jī)器人”是一位精確可靠的“化學(xué)家”，可進(jìn)行各種反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生最少的廢物。該系統(tǒng)能晝夜不停地自主工作，快速、不知疲倦地提供結(jié)果。在一周內(nèi)，它可優(yōu)化大約10—20個(gè)分子的合成，而通常這需要一個(gè)博士生工作幾個(gè)月的時(shí)間。該機(jī)器人不僅產(chǎn)生最佳反應(yīng)條件，而且還提供放大設(shè)置。

研究團(tuán)隊(duì)利用了流動化學(xué)。這是一種新穎的化學(xué)方法，其中由小型柔性管組成的系統(tǒng)取代了燒杯、燒瓶和其他傳統(tǒng)化學(xué)工具。在“化學(xué)機(jī)器人”中，機(jī)器人針頭小心翼翼地收集起始材料，并將它們混合在一起，體積略高于半毫升；之后，它們經(jīng)管道系統(tǒng)流向反應(yīng)器；在那里，來自強(qiáng)大LED的光通過激活反應(yīng)混合物中的光催化劑來觸發(fā)分子轉(zhuǎn)化；最后，液體繼續(xù)流向自動核磁共振波譜儀，該波譜儀可識別轉(zhuǎn)化的分子。

這些數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)反饋到控制“化學(xué)機(jī)器人”的計(jì)算機(jī)。“化學(xué)機(jī)器人”的“大腦”使用AI處理信息，機(jī)器學(xué)習(xí)算法可自主確定要執(zhí)行哪些反應(yīng)。它始終以最佳結(jié)果為目標(biāo)，并不斷完善對化學(xué)的理解。

研究人員使用“化學(xué)機(jī)器人”復(fù)制了之前發(fā)表在4篇隨機(jī)選擇論文中的研究。然后，他們確定 “化學(xué)機(jī)器人”是否產(chǎn)生了相同或更好的結(jié)果。結(jié)果顯示，在大約80%的情況下，該系統(tǒng)產(chǎn)生了更好的結(jié)果；而另外20%的結(jié)果相似。由此表明，AI輔助方法有望在最廣泛的意義上為化學(xué)發(fā)現(xiàn)帶來助益。

“化學(xué)機(jī)器人”并不只是省人工、省時(shí)間這么簡單。在傳統(tǒng)的化學(xué)發(fā)現(xiàn)中，只有少數(shù)分子被徹底研究，然后將結(jié)果外推到其他相似分子上。但“化學(xué)機(jī)器人”生成了一個(gè)完整而全面的數(shù)據(jù)集，能獲得每個(gè)分子的所有相關(guān)參數(shù)。這就為人們提供了更多的解讀途徑和更為廣闊的化學(xué)分子發(fā)現(xiàn)空間。