中国某化(huà)学实验室的(de)一名新研究员已经在(zài)以(yǐ)惊人的速度进行前沿研究,而且“他(tā)”从来都不休息。

小来是世界上第(dì)一个数据驱动的全(quán)方位(wèi)人工智能化(huà)学家机(jī)器人。发明者说,它基本上可(kě)以做(zuò)任何需要在实验室里做(zuò)的事情(qíng):从测试合成到(dào)化学物质或材料的识别(bié)和分离,也就是所谓的特性化。
但(dàn)小来并不只是(shì)接(jiē)受命(mìng)令。研究(jiū)人员表示(shì),该机(jī)器(qì)人还能够进行自己的实验(yàn)并且发明材(cái)料(liào)。
该机器人是由中国科学技术大学的(de)研究人(rén)员开发的——化学与材料科学学院的罗毅和江俊教授,以及信息科学与技术学院的尚伟伟(wěi)教授。

该机器人被设计成可(kě)以在实验室中自由移动,其手臂可以(yǐ)握住试管或处理各种类型工(gōng)作站(zhàn)上的仪器。研究人员表示,“小来”可以阅读科学论(lùn)文、设计(jì)新实验、观察显(xiǎn)微镜(jìng),甚至能够分(fèn)析结果来创(chuàng)造有用的新化学(xué)物质。
不过更让研(yán)究人员感到兴奋的是(shì),小来可能能对(duì)对(duì)高熵材料的研(yán)究(jiū)做出贡献,这(zhè)是能源工业中一个至关重(chóng)要(yào)的领域。
科学家们最(zuì)近专注于为这种材料(liào)寻(xún)找催化剂,这可以提高氢电(diàn)池的稳定(dìng)性,以及其(qí)他应用。根据该研究(jiū)小组的网站,“小来”正被(bèi)用(yòng)来寻找(zhǎo)此类催(cuī)化剂的最佳配方,从而提高电化学(xué)储(chǔ)能的效率。
据尚教(jiāo)授介绍,模块(kuài)化的设计使得机器人非(fēi)常多才(cái)多艺,可以根(gēn)据需要来增加更多的实验工作站(zhàn)或计算机构。
论文(wén)中称:“小(xiǎo)来”实际上由两个移动(dòng)机器人和15个(gè)工作(zuò)站组成。有了一个服(fú)务平(píng)台和(hé)一个独立的计算大脑,它就相当于(yú)一群组织良好的(de)人(rén)类化学家。”

机器人的人工智(zhì)能由(yóu)三个模(mó)块组成(chéng):可以自动阅读大(dà)量文献的机器阅读模块、进行各种化学实验的移动机器人模块(kuài)和基于理论计算生(shēng)成(chéng)预(yù)测模型的计算(suàn)大脑模块。
其(qí)中一个研(yán)究小(xiǎo)组(zǔ)的(de)演示视(shì)频展示了机器(qì)人(rén)在为高熵材料制造催(cuī)化剂时(shí)必须面对的复杂性。
首先,小来浏览了所有现有的相关(guān)文献,其中(zhōng)包括1.6万篇论文。然后(hòu)用五(wǔ)种金属组成催(cuī)化(huà)剂。在这(zhè)种(zhǒng)情况下,小(xiǎo)来从11.8万种可能(néng)的元素组合中(zhōng)选择(zé)了锰、铜、钴、镍和(hé)锌作为候选元素。
选(xuǎn)好(hǎo)部件后,下一个任务(wù)是确定每个(gè)元素的比例。为了实现这一(yī)目标,小(xiǎo)来首先(xiān)在分子动力学中进行了(le)计算,得到了(le)所有可能的构型。然后,小来(lái)对每种构型的理论催化性能进行了(le)评价。在列出所有可(kě)行的(de)模拟之后,它对每种配置进行合(hé)成、表征和性能实验(yàn)室测试(shì)。
在进(jìn)行了207次(cì)试验后,数据被上传到一个云服务器上,机器(qì)人的计算大脑在那里(lǐ)总结和分析结(jié)果。
研究人员说,如果使用传统的研究(jiū)方法,这项研究将需要(yào)数百年(nián)的时(shí)间来确定最(zuì)佳的(de)催化剂配方(fāng),但是小来(lái)用了五个星期就完成了。

机器学习概念(niàn)渲染图
除了开发高熵催化剂外,小(xiǎo)来还(hái)能解(jiě)决其他问题(tí),准确(què)地制造出有用的(de)化学品。比如改变(biàn)材料的(de)氢掺杂浓度以提高光(guāng)催化(huà)性能,优化发光材料,寻找光学薄(báo)膜材料。
中科院化学(xué)研究所的一位研究人员(yuán)说:“人工智能(néng)化(huà)学(xué)家在(zài)开发天然产物的合成路径(jìng)方面具有优势,因为在这种情况(kuàng)下,反应路径(jìng)总是漫长而复杂的,而(ér)在(zài)计算(suàn)机(jī)在这(zhè)类复杂计算中的表现要优于人脑。”
研究人(rén)员还(hái)为小来(lái)开发了相应的(de)虚拟服务平(píng)台。计算机(jī)程序可以与机器人通信或定制实验协议(yì)。结果可以在(zài)平台上(shàng)可视化。
然而,中科大的一名研究人员指出(chū)了机(jī)器人(rén)的局限性。“人工(gōng)智能化学家只能从现有的知(zhī)识中获取信息,并在已知的技术中进行实验,未来的发现在很大程度上仍依赖于人类科学家(jiā)开发新理论和(hé)发明(míng)新技术。”