頭條焦點(diǎn)：中國科大研制出全流程機器化學(xué)家 初步實(shí)現智能化學(xué)范式

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原標題：中國科大研制出全流程機器化學(xué)家 初步實(shí)現智能化學(xué)范式

中新網(wǎng)北京10月5日電 (記者 孫自法)機器人不僅能成為科學(xué)家的科研助手，還能成為科學(xué)家？中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(中國科大)青年科研團隊通過(guò)最新研發(fā)成果給出了肯定的答案。

來(lái)自中國科學(xué)院(中科院)的最新消息稱(chēng)，在該院“數據驅動(dòng)的化學(xué)、材料和生物科學(xué)的機器科學(xué)家”青年團隊計劃和國家自然科學(xué)基金委員會(huì )項目資助下，中國科大化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院羅毅、江俊教授團隊與自動(dòng)化系尚偉偉等合作，通過(guò)開(kāi)發(fā)和集成移動(dòng)機器人、化學(xué)工作站、智能操作系統、科學(xué)數據庫，研制出數據智能驅動(dòng)的全流程機器化學(xué)家，并已初步實(shí)現智能化學(xué)范式。

這項“數據智能驅動(dòng)的全流程人工智能機器化學(xué)家”的研究成果論文，已在最新一期《國家科學(xué)評論》(NSR)學(xué)術(shù)期刊發(fā)表。國際審稿人評價(jià)說(shuō)，該成果的“機器人系統、工作站和智能化學(xué)大腦都是最先進(jìn)的”“將對化學(xué)科學(xué)產(chǎn)生巨大影響”。業(yè)內專(zhuān)家認為，機器化學(xué)家的研究工作脫離了傳統試錯研究范式的限制，展現出“最強化學(xué)大腦”指導的智能新范式的巨大優(yōu)勢，引領(lǐng)化學(xué)研究朝著(zhù)知識理解數字化、操作指令化、創(chuàng )制模板化的未來(lái)趨勢前進(jìn)，確立了中國在智能化學(xué)創(chuàng )新領(lǐng)域的全球領(lǐng)跑地位。

據中國科大研究團隊介紹，機器化學(xué)家平臺實(shí)現大數據與智能模型雙驅動(dòng)下的化學(xué)合成-表征-測試全流程開(kāi)發(fā)，在軟硬件方面已全面超過(guò)歐美同類(lèi)裝置，作為唯一裝載了計算大腦、理論模型和開(kāi)放式操作系統的智能平臺，它具有更強的化學(xué)智能和廣泛的化學(xué)品開(kāi)發(fā)能力，目前已涵蓋光催化與電催化材料、發(fā)光分子、光學(xué)薄膜材料等，且適用范圍將隨平臺升級和拓展繼續擴大。

機器化學(xué)家平臺可采用機器智能去查找和閱讀文獻，從海量研究數據中汲取專(zhuān)家經(jīng)驗，在前人知識與數據的基礎上提出科學(xué)假說(shuō)并制定實(shí)驗方案；調度2臺移動(dòng)機器人和15個(gè)自主開(kāi)發(fā)的智能化學(xué)工作站，完成高通量合成、表征、測試的化學(xué)實(shí)驗全流程，且預留標準接口，具備可擴展性；通過(guò)配套的后臺操作系統，實(shí)現數據的自動(dòng)采集、處理、分析和可視化，并裝載云端數據庫，可實(shí)時(shí)調用和更新數據庫信息；獨有的計算大腦通過(guò)調用物理模型、理論計算、機器學(xué)習和貝葉斯優(yōu)化，讓智能模型融入底層的理論規律與復雜的化學(xué)實(shí)驗演化，使機器科學(xué)家更加理解化學(xué)，更加擅長(cháng)化學(xué)創(chuàng )造。

中國科大研究團隊科普解讀說(shuō)，化學(xué)研究的對象日益復雜化、高維化，傳統的研究范式主要是依賴(lài)于“窮舉”“試錯”的手段。面對龐大的化學(xué)空間，配方和工藝的搜索常常止步于局部最優(yōu)，無(wú)法進(jìn)行全局探索。以潛力巨大的高熵(高復雜、高無(wú)序)化合物催化劑為例，其多種元素的高度無(wú)序混合帶來(lái)高穩定性，也給人工試驗找出最優(yōu)配比帶來(lái)極大挑戰。獲得最優(yōu)配方需要遍歷測試極其龐大的化學(xué)配比組合，目前僅限于對最多3種金屬組合進(jìn)行優(yōu)化。

而最新研制的機器化學(xué)家發(fā)揮其數據驅動(dòng)和智能優(yōu)化的優(yōu)勢，智能閱讀1.6萬(wàn)篇論文并自主遴選出5種非貴金屬元素，融合2萬(wàn)組理論計算數據和207組全流程機器實(shí)驗數據，建立理實(shí)交融的智能模型，指導貝葉斯優(yōu)化程序從55萬(wàn)種可能的金屬配比中找出最優(yōu)的高熵催化劑，將傳統“炒菜式”遍歷搜索所需的1400年縮短為5周。

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