中国(guó)某(mǒu)化学实验室的一名新研究员(yuán)已(yǐ)经在以惊人的速度进行前沿研究,而且“他”从来都不休息。

小来(lái)是世(shì)界(jiè)上第一个数据(jù)驱(qū)动(dòng)的全方位人工智(zhì)能化学家机器人。发明者说(shuō),它基(jī)本上(shàng)可以做任何需要在(zài)实验室里做的事情(qíng):从(cóng)测试合成到化(huà)学物(wù)质或材料的识(shí)别和分离,也(yě)就(jiù)是所谓的特(tè)性化。
但小(xiǎo)来(lái)并不只是接受命令。研究人员表示,该(gāi)机器人还能(néng)够进行自己的实验并且(qiě)发明材料(liào)。
该(gāi)机器人是由中国科学技术大学的研究人员开发(fā)的——化学与材料(liào)科(kē)学学院(yuàn)的罗毅和江俊教授,以及(jí)信(xìn)息科学(xué)与技术学院的尚伟伟(wěi)教授。

该机器人被(bèi)设计成可以在实验室中自由移动(dòng),其手(shǒu)臂可以握住试管或处理各种类型(xíng)工作站(zhàn)上的仪器。研究人员表(biǎo)示(shì),“小来”可以阅读科学论(lùn)文、设(shè)计新实验、观察(chá)显微镜,甚至能够分析结(jié)果来创造有用(yòng)的新化学物质。
不过更(gèng)让研究人员感到兴奋的是(shì),小(xiǎo)来可能能对对高熵材料的研(yán)究做出(chū)贡(gòng)献,这是(shì)能(néng)源工业中一个至关重要的领(lǐng)域。
科学(xué)家们最近专(zhuān)注于为这种材料(liào)寻找催化剂,这可以(yǐ)提(tí)高氢(qīng)电池的稳定性(xìng),以及其(qí)他(tā)应用。根据该研究(jiū)小组的网(wǎng)站(zhàn),“小来”正被用来寻找此(cǐ)类催化剂的(de)最佳配(pèi)方,从而(ér)提(tí)高电化(huà)学储能的(de)效率。
据尚教授介绍,模块化的(de)设计(jì)使得机器人非常多(duō)才多(duō)艺,可以(yǐ)根据需要来增加更多的实验工作站或计算机构。
论文中称:“小来”实际上由两个移动机器人和15个(gè)工作站组成。有(yǒu)了一个(gè)服务平(píng)台和一个独立的计算大脑,它就(jiù)相当(dāng)于(yú)一(yī)群组织良好的人(rén)类化(huà)学家。”

机器人的人工智能由三(sān)个模块组成:可(kě)以自动阅(yuè)读大量文献的机器阅读模块、进行各种化学实(shí)验的移(yí)动机器人模(mó)块(kuài)和基于理论计算生成预测模型的(de)计算大(dà)脑模块。
其中一(yī)个研(yán)究小组的演(yǎn)示视频展(zhǎn)示了机(jī)器人在为高(gāo)熵材料制造催(cuī)化剂时必须(xū)面对的复杂性。
首先,小来浏览(lǎn)了所有现有(yǒu)的相关文(wén)献,其(qí)中(zhōng)包括1.6万(wàn)篇论文。然后用五种金属组成催化剂(jì)。在这种情(qíng)况下,小来从11.8万种可能的(de)元素组合(hé)中选择了(le)锰、铜、钴、镍和锌作为候(hòu)选(xuǎn)元素(sù)。
选好(hǎo)部件后,下(xià)一个任务是确定每个元素的比(bǐ)例。为了实现这一(yī)目(mù)标,小来首先(xiān)在分子(zǐ)动力学中进行了计算,得到了所有可能的构型。然后,小来对每种构型的理(lǐ)论催化性能进行(háng)了评价。在列出所有可行的模拟之后(hòu),它对(duì)每种配置(zhì)进行合成、表征和性(xìng)能实(shí)验室测(cè)试(shì)。
在进行了207次试验后,数据(jù)被上传到一(yī)个(gè)云(yún)服务器上,机器人的计算大脑(nǎo)在那里总结和分析结果(guǒ)。
研究人员(yuán)说,如果使(shǐ)用传统的研究方法,这项(xiàng)研究将需要(yào)数百年的时间来确定最佳的催化剂配方(fāng),但是小来用了(le)五个星期就完(wán)成了。

机器学(xué)习概念渲染图(tú)
除了开发(fā)高熵催化剂外,小来还能解决(jué)其他问题,准确(què)地(dì)制造出有(yǒu)用的化学品。比如改变材料的氢掺杂浓度(dù)以提高(gāo)光催(cuī)化性能,优化发光材料,寻找光学薄膜材料。
中科院(yuàn)化学研究所的一位研究人(rén)员说(shuō):“人工智能化学(xué)家在开发天然(rán)产物的合成路(lù)径(jìng)方面具有优势,因为在(zài)这种情况(kuàng)下,反应路(lù)径总是漫长而复杂(zá)的,而在计算机在这(zhè)类复杂计算中(zhōng)的(de)表现要(yào)优于人脑。”
研究人员(yuán)还为小来开发(fā)了(le)相应的(de)虚拟服务平台。计算机程序可以与机器人(rén)通信或定制(zhì)实(shí)验协议。结果可以在平台上可视化。
然而(ér),中科大的一名(míng)研究(jiū)人员指出了机器人的局限性。“人工智(zhì)能化(huà)学家(jiā)只能从现有的知识中获取信息,并在已(yǐ)知的(de)技术(shù)中进行实验,未来(lái)的发现在很大(dà)程度上仍依赖(lài)于人类科学(xué)家开发新理(lǐ)论(lùn)和发明新(xīn)技术。”