速度、準(zhǔn)確性勝過專家，機器人能用AI加速發(fā)現(xiàn)化學(xué)分子
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)合成機器人。這款被稱為“化學(xué)機器人”(RoboChem)的臺式設(shè)備具有集成的、人工智能(AI)驅(qū)動的機器學(xué)習(xí)單元，在速度和準(zhǔn)確性方面均勝過人類化學(xué)家，同時還表現(xiàn)出高度的獨創(chuàng)性。作為同類產(chǎn)品中的第一個，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個分子的合成，而通常這需要一個博士生工作幾個月的時間。該機器人不僅產(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)機器人”中，機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)被實時反饋到控制“化學(xué)機器人”的計算機。“化學(xué)機器人”的“大腦”使用AI處理信息，機器學(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)機器人”復(fù)制了之前發(fā)表在4篇隨機選擇論文中的研究。然后，他們確定 “化學(xué)機器人”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。
總編輯圈點：
“化學(xué)機器人”并不只是省人工、省時間這么簡單。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)機器人”生成了一個完整而全面的數(shù)據(jù)集，能獲得每個分子的所有相關(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。
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