中国某化学实(shí)验室的(de)一名新研(yán)究(jiū)员(yuán)已经在以(yǐ)惊人(rén)的速度进(jìn)行前沿研(yán)究,而且“他”从来都(dōu)不休息。

小来是(shì)世界上(shàng)第一个数据驱动的全方位人工智能化学家机器(qì)人(rén)。发明者说(shuō),它基本上可以做(zuò)任何(hé)需要在实验室里做的(de)事情(qíng):从测试(shì)合成(chéng)到化学物质或材料的识(shí)别和分离,也就是所谓的特性化。
但小来并不只是接受(shòu)命令。研究人员(yuán)表示,该机器人还能够(gòu)进行自己的实验并(bìng)且(qiě)发明材料。
该(gāi)机器人是由中(zhōng)国科(kē)学技术大(dà)学的研(yán)究人(rén)员开发的——化学与材料科学学院的(de)罗毅和江俊教授,以及(jí)信息(xī)科学与技术(shù)学院的尚伟(wěi)伟教授。

该(gāi)机(jī)器人被设计成(chéng)可以在(zài)实验(yàn)室中自由移动,其手臂可(kě)以握(wò)住试管或(huò)处理(lǐ)各种类型工作站上的仪(yí)器。研究人员(yuán)表示,“小来”可以阅读科学论文、设(shè)计新(xīn)实验、观察显(xiǎn)微镜,甚至能够分析结果来创造(zào)有用(yòng)的新化学(xué)物质。
不过更让研(yán)究人员(yuán)感到兴(xìng)奋的是,小(xiǎo)来可能能(néng)对对高(gāo)熵材料的研究(jiū)做出贡献,这是能源工业中一个至关重(chóng)要的领域。
科(kē)学家们最(zuì)近专注于为这种材料寻(xún)找(zhǎo)催(cuī)化剂,这可以提高氢电池(chí)的稳定性,以及其(qí)他应用。根据该研(yán)究(jiū)小组(zǔ)的(de)网站,“小来”正被用来寻(xún)找此类催化剂(jì)的最(zuì)佳配方,从而提高(gāo)电化学(xué)储能的(de)效率。
据(jù)尚教授介(jiè)绍,模块化的设计使得(dé)机(jī)器人(rén)非(fēi)常多才多艺,可以根(gēn)据需要来增加更多的(de)实验工作站或计算机(jī)构。
论文中称:“小(xiǎo)来”实际上由两个(gè)移动机器人(rén)和15个(gè)工作站组成。有(yǒu)了一(yī)个(gè)服务平台和一个独立的计算大脑,它就相当于(yú)一群组织良好的人类化学家(jiā)。”

机器人的人工(gōng)智能由(yóu)三(sān)个模块(kuài)组成(chéng):可(kě)以自动(dòng)阅读大量文献的(de)机器阅读模块、进行各种化(huà)学实验的移(yí)动机器人模块和基(jī)于理论计算(suàn)生(shēng)成(chéng)预测(cè)模(mó)型(xíng)的(de)计算大脑模块。
其中一个研究小组的演(yǎn)示视频展示了机器人在为高熵材料制造催化剂时必须面对的复杂性。
首先,小来浏览(lǎn)了所有(yǒu)现有的相关文献,其中包(bāo)括1.6万篇论文。然后用五种(zhǒng)金属组(zǔ)成催(cuī)化剂。在这种(zhǒng)情况(kuàng)下,小来从11.8万种可(kě)能的元素组合中选(xuǎn)择了锰、铜、钴、镍和锌(xīn)作(zuò)为候选元素。
选好部件后,下一个任务是确(què)定每个(gè)元素的(de)比例。为了实(shí)现这一目标,小来首先在分子(zǐ)动力学(xué)中进行了计算,得到了所有可能的构型。然(rán)后(hòu),小来对每种构型的理论(lùn)催化性能进行了评价(jià)。在(zài)列出所有可行的模拟之后,它对每种(zhǒng)配(pèi)置进(jìn)行合(hé)成(chéng)、表征和性能实验室测试。
在进行了(le)207次(cì)试验后,数据被上传到一个云(yún)服务器(qì)上,机器人的计(jì)算大脑在那(nà)里总结和分析结(jié)果(guǒ)。
研究人员(yuán)说,如果使(shǐ)用(yòng)传统(tǒng)的研究(jiū)方(fāng)法,这项(xiàng)研究将需要数百年的时间来(lái)确定最(zuì)佳(jiā)的催化剂配(pèi)方,但(dàn)是小来用了五个星期就(jiù)完成了。

机器(qì)学习(xí)概念渲染图
除了开发高熵催化(huà)剂外,小来还能(néng)解决其他(tā)问(wèn)题,准确(què)地制造出有用(yòng)的化学品。比如改变材料的氢掺杂(zá)浓度以提高光催化性能,优化发光材料,寻找光学薄膜(mó)材(cái)料。
中科院化(huà)学研究所的一(yī)位(wèi)研究人员说:“人工智能(néng)化学家在开发天然产物的合成路径方面具有(yǒu)优势(shì),因为在这种情况下,反应路径总(zǒng)是漫(màn)长而复杂的(de),而在计算机在这类复(fù)杂计算(suàn)中的表(biǎo)现要(yào)优于人(rén)脑(nǎo)。”
研(yán)究人员还为小来开发了相应的虚拟服务(wù)平台。计算(suàn)机(jī)程序(xù)可以与机器人通信或定制实验协(xié)议。结果可以(yǐ)在平(píng)台上可(kě)视化。
然而,中科(kē)大的(de)一名研究人员指出了机器人(rén)的局限(xiàn)性。“人工智能化学家只能从现(xiàn)有的(de)知识中(zhōng)获取信(xìn)息,并(bìng)在已(yǐ)知的技术中进行实验,未来的发现在(zài)很大程(chéng)度上仍(réng)依赖于人类科学家开发新理论和发明新技术(shù)。”