中国(guó)某化学实验室的(de)一名新研(yán)究(jiū)员(yuán)已经在以惊人的速(sù)度(dù)进行前(qián)沿研究(jiū),而且“他”从来都不休息。

小来是(shì)世界(jiè)上第一个数据驱动(dòng)的全方位人工智能化(huà)学家机器人(rén)。发明者说(shuō),它基本上(shàng)可以(yǐ)做任何需要在实验室里做的事情:从测试合成到化学物质或材料的识别(bié)和分离,也就是所谓的特性(xìng)化。
但小来并(bìng)不只是(shì)接受命令(lìng)。研究人员表示,该机器人还能够进行自己的(de)实验并且(qiě)发明材料(liào)。
该机器(qì)人是由中国科学技术大学的研究(jiū)人员开发的——化(huà)学与材料科学学院的罗毅和(hé)江俊教授(shòu),以及信息科学与技术学院的尚(shàng)伟伟教授。

该(gāi)机器人被设(shè)计成可(kě)以在实(shí)验(yàn)室(shì)中自由(yóu)移动,其手臂可以(yǐ)握住(zhù)试管或处理各种(zhǒng)类型工作(zuò)站(zhàn)上的仪器。研究人员(yuán)表示(shì),“小来”可以阅(yuè)读科学论文、设计新实验、观(guān)察显(xiǎn)微镜,甚至能够(gòu)分(fèn)析结果来创造有用的新化学(xué)物质。
不(bú)过更让研究人员感(gǎn)到兴奋的(de)是,小来可能能对对高熵材料(liào)的(de)研究做出贡献(xiàn),这是能源工业中一个至(zhì)关重要(yào)的领域。
科学家们最(zuì)近专注于为(wéi)这种材料寻找(zhǎo)催化剂,这可以提(tí)高氢电池的稳定(dìng)性,以及其他应用。根据该研究小组(zǔ)的网站,“小来”正被用来寻(xún)找此类(lèi)催化剂的(de)最佳配方,从而提高电化学储能的(de)效率。
据尚教授介绍,模块化的设计使(shǐ)得(dé)机器人非(fēi)常多(duō)才多艺,可以根(gēn)据需要来增加更多的实验工(gōng)作站或(huò)计算机(jī)构。
论文中称:“小来”实际上由两个移动机器人和15个工作站(zhàn)组(zǔ)成。有了一个服务平台和一个独立的计算(suàn)大(dà)脑,它就(jiù)相当于(yú)一群组织良好的人(rén)类化学家。”

机器人(rén)的人工智能由三个模块组成:可以自动阅读大量文献(xiàn)的(de)机器阅读模块、进行各种化学实验的(de)移动机器人模块和基于(yú)理论计算生成预(yù)测模型(xíng)的计(jì)算大脑(nǎo)模块。
其中一个研究小组的演示视(shì)频展示了机器人在为高熵材料制(zhì)造催化剂时必(bì)须面对的复杂(zá)性。
首先,小来浏览了所有现有的相关文献,其(qí)中包括1.6万篇(piān)论文。然后(hòu)用五种(zhǒng)金属(shǔ)组(zǔ)成催化剂。在这种情况下,小(xiǎo)来从11.8万种可(kě)能的(de)元素组合(hé)中选择(zé)了锰、铜(tóng)、钴、镍和锌作为候选元素。
选好部件后,下一个任务是确定每个元素(sù)的(de)比例。为了实现这一目标,小来首先(xiān)在分子动力学中进行了计(jì)算,得(dé)到了(le)所有可(kě)能的构(gòu)型。然(rán)后,小来(lái)对每种构型的理论催(cuī)化性能进行了评价。在列(liè)出(chū)所有可行的模拟之后,它对每种配置进行(háng)合成(chéng)、表征(zhēng)和(hé)性能实验室测试。
在进行了207次试验后(hòu),数(shù)据被(bèi)上(shàng)传到一个云服务器上,机器人的计算(suàn)大脑在那里总结和分析结果。
研究人员说,如果使用传(chuán)统的研(yán)究方法,这项研究将需要数百年的时间来确(què)定最(zuì)佳的催化剂配方,但是小来用了五个星期就完成了。

机器学(xué)习概(gài)念(niàn)渲染图
除(chú)了开(kāi)发高熵催化剂外,小来还能解决其他问题,准确地制造(zào)出有用的化学品。比(bǐ)如改变材料的氢掺杂浓度以提高(gāo)光催化性能,优化发光材料,寻(xún)找光学薄膜材料。
中科院化学研究所的一位研究(jiū)人员说:“人工(gōng)智能(néng)化学家在开发天(tiān)然产物的(de)合成(chéng)路径(jìng)方面具有优势,因(yīn)为在这种情况下,反应路径总是漫长(zhǎng)而复(fù)杂(zá)的(de),而(ér)在(zài)计算(suàn)机(jī)在(zài)这类复杂(zá)计算(suàn)中的表现要优(yōu)于(yú)人脑。”
研究人员还为小(xiǎo)来开发(fā)了相应(yīng)的虚拟(nǐ)服务平台。计算机程序可(kě)以与机器人通信或定制实(shí)验协议(yì)。结果可(kě)以在平(píng)台上可视化(huà)。
然而(ér),中科(kē)大的一名研究人(rén)员指出了机器人的局限性。“人工智能化学(xué)家只能从现(xiàn)有的(de)知识(shí)中获取信息,并在已知的技术中进行(háng)实验,未来的发(fā)现在很大程(chéng)度(dù)上仍依赖于人类科学家开发新理(lǐ)论和发明新技术。”