中(zhōng)国某化学实(shí)验室的(de)一名新研究员已经在以惊人(rén)的速度进行前沿研(yán)究(jiū),而且“他”从来都不休息。

小来是世界上第(dì)一个数据驱(qū)动的全方位人工智能化学家机(jī)器人。发明者说,它基本上可以做(zuò)任何(hé)需要在实(shí)验(yàn)室里做(zuò)的事情(qíng):从测(cè)试(shì)合成到化学(xué)物质(zhì)或材料的识(shí)别和(hé)分离,也就(jiù)是所谓的特性化。
但小来并不只(zhī)是接受命令。研(yán)究人员表示,该(gāi)机器人还(hái)能够进行(háng)自己的实验(yàn)并且发明材料。
该机器人是由中国科学技术大学的研究人员开发的(de)——化学与材料科(kē)学(xué)学院的(de)罗毅(yì)和江俊教(jiāo)授,以及信息科(kē)学与技术学(xué)院的尚伟伟教授。

该机器人被设计(jì)成可以在(zài)实验室中自由移动,其手臂可以握住试管或处(chù)理各种类(lèi)型工作站上的仪器。研究人员(yuán)表示(shì),“小(xiǎo)来”可以(yǐ)阅读(dú)科学(xué)论文、设计新(xīn)实验、观察显(xiǎn)微(wēi)镜,甚至能(néng)够分析结果来(lái)创造有用的新(xīn)化学物质(zhì)。
不过更让研究人(rén)员(yuán)感到兴(xìng)奋的(de)是(shì),小来可能能对对高熵材料(liào)的研究做出贡献,这是能(néng)源工业中一(yī)个至关重要的(de)领域。
科学家们(men)最近专注于为(wéi)这种材料(liào)寻找催化剂(jì),这(zhè)可以提高氢电池的(de)稳(wěn)定性,以(yǐ)及其(qí)他应用。根据该研究小组的网站,“小来”正被用(yòng)来(lái)寻找此(cǐ)类催(cuī)化剂的最(zuì)佳配方(fāng),从而提高电化学储能的效率。
据尚教授介绍,模块化的设计使得机器(qì)人非常(cháng)多才多(duō)艺,可以根据需(xū)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个工作站组成。有了(le)一个服务(wù)平台(tái)和一个独立(lì)的(de)计算大脑,它就相(xiàng)当于一群(qún)组织良(liáng)好的人类(lèi)化学家。”

机器人的人(rén)工智能由三个模块组成(chéng):可(kě)以自动阅(yuè)读(dú)大量文献的机器阅读模块、进(jìn)行各种化学实验的移动机(jī)器人模(mó)块和基于(yú)理论(lùn)计算生成预测模型的计(jì)算大(dà)脑模块。
其中一个(gè)研究(jiū)小组的演示(shì)视频展示了机器人在为高熵材料(liào)制造(zào)催(cuī)化剂时必须面对的复(fù)杂性。
首先,小来浏(liú)览了所有现有的(de)相(xiàng)关文献,其中包(bāo)括1.6万篇论文。然后用五种金属组(zǔ)成催化剂。在(zài)这种情况下,小来从11.8万(wàn)种可(kě)能的元素组合中选择了锰、铜、钴(gǔ)、镍和锌作(zuò)为候选元素。
选好(hǎo)部件后,下一个任务是确定每个元素的比例。为了实现这一目标,小来首先在分子动力学中进行了计(jì)算,得到(dào)了(le)所有(yǒu)可能的构型。然(rán)后,小来对每种构(gòu)型的理论催化性能进行(háng)了评价。在列出所有可行的模拟之后(hòu),它对(duì)每种配置进行合成、表征和性(xìng)能实验室测试。
在(zài)进行了207次(cì)试验后,数据被(bèi)上传(chuán)到一个云服务器上,机器人的计算大脑在那里总结和(hé)分(fèn)析结果。
研究(jiū)人员说,如果(guǒ)使用传(chuán)统的研究方法,这项研究(jiū)将需要数百年(nián)的时间来(lái)确(què)定最佳的催化剂配方,但是小来用了五个星(xīng)期(qī)就完成(chéng)了(le)。

机器学习概念(niàn)渲染图
除了开发高熵催(cuī)化剂外,小(xiǎo)来还能解(jiě)决其他问题,准确地(dì)制造出有用的化学品。比如改变材料的(de)氢(qīng)掺杂浓度以提高光催化性能,优化发光(guāng)材料,寻找光学(xué)薄膜材料。
中科院化(huà)学研究所的一(yī)位研究人员说:“人工智能化学家(jiā)在开发(fā)天然(rán)产物的合成(chéng)路径方面具有优势,因为(wéi)在(zài)这种情况下,反应(yīng)路径总(zǒng)是(shì)漫长而复杂(zá)的,而在计算机在这类复杂计算(suàn)中的表(biǎo)现要优于人(rén)脑。”
研究人(rén)员还为小(xiǎo)来开(kāi)发了相应的虚拟服务平台。计算(suàn)机程序可以与机器人通信(xìn)或定制(zhì)实验协议(yì)。结果可以在平台上可视化(huà)。
然而,中科大的(de)一名研究人员指出了机器人的局(jú)限性。“人工智能(néng)化学家只能从现有(yǒu)的(de)知(zhī)识中(zhōng)获取信息,并在已知的技术中进行实验,未来的发(fā)现在很大程度上仍依赖于人类(lèi)科学家开发新理论和发明新(xīn)技(jì)术(shù)。”