在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的機(jī)器化學(xué)家實(shí)驗(yàn)室，重達(dá)200公斤、但動(dòng)作靈活的機(jī)器人“小來(lái)”在十余個(gè)操作臺(tái)之間穿梭，忙于芬頓催化劑的相關(guān)研究。
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“定位操作精度0.1毫米，進(jìn)樣精度0.1毫克，數(shù)據(jù)100%可追溯，全局優(yōu)化準(zhǔn)確率90%……”中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)物理系教授江俊介紹，與人相比，機(jī)器化學(xué)家“小來(lái)”精準(zhǔn)度更高。
據(jù)介紹，這位“機(jī)器化學(xué)家”是由該校羅毅、江俊團(tuán)隊(duì)經(jīng)八年攻關(guān)研制的，由化學(xué)大腦、機(jī)器人實(shí)驗(yàn)員和智能化學(xué)工作站三部分組成。其中最核心的“化學(xué)大腦”通過(guò)分析大量化學(xué)實(shí)驗(yàn)和理論數(shù)據(jù)，建立知識(shí)圖譜，實(shí)現(xiàn)了閱讀理解文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、自主優(yōu)化方案的能力，并配備了人機(jī)交互的操作系統(tǒng)。
“這是全球首個(gè)集閱讀文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、自主優(yōu)化、顛覆化學(xué)品開(kāi)發(fā)全流程的機(jī)器化學(xué)家平臺(tái)。”江俊說(shuō)，它可以基于理實(shí)交融的智能模型從數(shù)百萬(wàn)的可能組合中找到全局最優(yōu)解。
江俊介紹了這位“機(jī)器化學(xué)家”的一項(xiàng)“高招”：閱讀16000篇論文，自主遴選出5種非貴金屬元素，從55萬(wàn)種可能的金屬配比中找出最優(yōu)的組合進(jìn)行高熵產(chǎn)氧催化劑創(chuàng)制，傳統(tǒng)“試錯(cuò)法”研究約需1400年，它僅需5周。
記者在中國(guó)科大采訪獲悉，近年來(lái)，隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的突飛猛進(jìn)，“‘人工智能+大數(shù)據(jù)’推動(dòng)科研范式變革”成為熱門(mén)話題，中國(guó)科大科研團(tuán)隊(duì)等深耕精準(zhǔn)智能化學(xué)領(lǐng)域，推動(dòng)科研范式變革。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，“機(jī)器化學(xué)家”成果引領(lǐng)化學(xué)研究朝著知識(shí)理解數(shù)字化、操作指令化、創(chuàng)制智能化的未來(lái)趨勢(shì)前進(jìn)，將對(duì)化學(xué)科學(xué)產(chǎn)生巨大影響。
化學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)，是多學(xué)科交叉的聚焦點(diǎn)和出發(fā)地，在能源、環(huán)境、材料、生物等領(lǐng)域扮演重要角色。中國(guó)科學(xué)院精準(zhǔn)智能化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任李震宇教授表示，傳統(tǒng)化學(xué)研究范式深度依賴于“試錯(cuò)法”，其局限性使得新物質(zhì)創(chuàng)制的周期長(zhǎng)、成本高。
國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)上刊登了中國(guó)科大徐銅文教授、楊正金教授團(tuán)隊(duì)與合作者的最新成果。他們?cè)O(shè)計(jì)了一類新型離子膜，解決了離子膜材料“傳導(dǎo)性-選擇性”相互制約的關(guān)鍵難題。
徐銅文說(shuō)：“我們既往的研究范式中，選擇某種膜與某種化學(xué)材料合成達(dá)到期待功效，就像在大海里撈針。有了精準(zhǔn)范式后，就能根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景等所需要的分類精度，判斷這個(gè)膜需要具備什么樣的性能，在通道中再進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控、修飾后，讓某種離子過(guò)，讓另一種離子不過(guò)。”
李震宇認(rèn)為，建立由數(shù)據(jù)智能驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)化學(xué)研究新范式，是社會(huì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和化學(xué)學(xué)科發(fā)展的迫切需求。
2023年1月，中國(guó)科學(xué)院精準(zhǔn)智能化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲批建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室主要面對(duì)世界科技前沿，聚焦如何改變化學(xué)研究范式這一關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，探索建立化學(xué)研究的精準(zhǔn)化、智能化雙驅(qū)動(dòng)模式。
賦予機(jī)器人“化學(xué)智慧”，積極擁抱化學(xué)精準(zhǔn)智能化的未來(lái)。通過(guò)系列科研攻關(guān)，中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)計(jì)劃到2030年“機(jī)器化學(xué)家”成為具備創(chuàng)造力的“智慧科學(xué)家”，不僅有對(duì)人類科學(xué)家創(chuàng)造力的模仿學(xué)習(xí)，還能建立起物質(zhì)科學(xué)的數(shù)字知識(shí)體系，揭榜掛帥解決科學(xué)難題。
李震宇說(shuō)：“我們希望建成一個(gè)精準(zhǔn)智能化學(xué)領(lǐng)域國(guó)際頂尖的研究機(jī)構(gòu)，形成一個(gè)新的精準(zhǔn)智能化學(xué)范式。”他期望，到2030年，人類科學(xué)家可以與智能化學(xué)家CO-PI合作，一起討論科學(xué)方案，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器人的無(wú)縫合作。
責(zé)任編輯：孫志娟
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