陸中國科大研製出全流程機器化學家 初步實現智慧化學範式

中國科大研製出全流程機器化學家初步實現智慧化學範式。圖爲移動機器人和智慧工作站完成高通量合成、表徵、測試的化學實驗全流程。（中國科大提供）

中新網6日報導，機器人不僅能成爲科學家的科研助手，還能成爲科學家？大陸「中國科學技術大學」（中國科大）青年科研團隊透過最新研發成果，給出肯定答案。「機器化學家」平臺可採用機器智慧去查找和閱讀文獻，從海量研究數據中汲取專家經驗，在前人知識與數據的基礎上提出科學假說並制定實驗方案。

大陸中國科學院（中科院）最新消息稱，在該院「數據驅動的化學、材料和生物科學的機器科學家」青年團隊計劃和國家自然科學基金委員會專案資助下，中國科大化學與材料科學學院羅毅、江俊教授團隊與自動化系尚偉偉等合作，通過開發和集成移動機器人、化學工作站、智慧作業系統、科學數據庫，研製出數據智慧驅動的全流程機器化學家，並已初步實現智慧化學範式。

這項「數據智慧驅動的全流程人工智慧機器化學家」的研究成果論文，已在最新一期《國家科學評論》(NSR)學術期刊發表。國際審稿人評價說，該成果的「機器人系統、工作站和智慧化學大腦都是最先進的」「將對化學科學產生巨大影響」。業內專家認爲，機器化學家的研究工作脫離了傳統試錯研究範式的限制，展現出「最強化學大腦」指導的智慧新範式的巨大優勢，引領化學研究朝着知識理解數位化、操作指令化、創制範本化的未來趨勢前進，確立了中國在智慧化學創新領域的全球領跑地位。

據中國科大研究團隊介紹，機器化學家平臺實現大數據與智慧模型雙驅動下的化學合成-表徵-測試全流程開發，在軟硬體方面已全面超過歐美同類裝置，作爲唯一裝載了計算大腦、理論模型和開放式作業系統的智慧平臺，它具有更強的化學智慧和廣泛的化學品開發能力，目前已涵蓋光催化與電催化材料、發光分子、光學薄膜材料等，且適用範圍將隨平臺升級和拓展繼續擴大。

機器化學家平臺可採用機器智慧調度2臺移動機器人和15個自主開發的智慧化學工作站，完成高通量合成、表徵、測試的化學實驗全流程，且預留標準介面，具備可擴展性；通過配套的後臺作業系統，實現數據的自動採集、處理、分析和視覺化，並裝載雲端數據庫，可即時調用和更新數據庫資訊；獨有的計算大腦通過調用物理模型、理論計算、機器學習和貝葉斯優化，讓智慧模型融入底層的理論規律與複雜的化學實驗演化，使機器科學家更加理解化學，更加擅長化學創造。

中國科大研究團隊科普解讀說，化學研究的對象日益複雜化、高維化，傳統的研究範式主要是依賴於「窮舉」「試錯」的手段。面對龐大的化學空間，配方和工藝的搜索常常止步於局部最優，無法進行全域探索。以潛力巨大的高熵(高複雜、高無序)化合物催化劑爲例，其多種元素的高度無序混合帶來高穩定性，也給人工試驗找出最優配比帶來極大挑戰。獲得最優配方需要遍歷測試極其龐大的化學配比組合，目前僅限於對最多3種金屬組合進行優化。

而最新研製的機器化學家發揮其數據驅動和智慧優化的優勢，智慧閱讀1.6萬篇論文並自主遴選出5種非貴金屬元素，融合2萬組理論計算數據和207組全流程機器實驗數據，建立理實交融的智慧模型，指導貝葉斯優化程序從55萬種可能的金屬配比中找出最優的高熵催化劑，將傳統「炒菜式」遍歷搜索所需的1400年縮短爲5周。