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科技日?qǐng)?bào)記者 吳長(zhǎng)鋒
記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該?；瘜W(xué)與材料科學(xué)學(xué)院羅毅、江俊教授團(tuán)隊(duì)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(jī)器人、化學(xué)工作站、智能操作系統(tǒng)、科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，研制出數(shù)據(jù)智能驅(qū)動(dòng)的全流程機(jī)器化學(xué)家。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》上。
化學(xué)研究的對(duì)象日益復(fù)雜化、高維化，傳統(tǒng)的研究范式主要是依賴(lài)于“窮舉”“試錯(cuò)”的手段。面對(duì)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。據(jù)了解，中國(guó)科大機(jī)器化學(xué)家平臺(tái)可采用機(jī)器智能去查找和閱讀文獻(xiàn)，從海量研究數(shù)據(jù)中汲取專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，在前人知識(shí)與數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提出科學(xué)假說(shuō)并制定實(shí)驗(yàn)方案；調(diào)度2臺(tái)移動(dòng)機(jī)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(cè)試的化學(xué)實(shí)驗(yàn)全流程；通過(guò)配套的后臺(tái)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、處理、分析和可視化，并裝載了云端數(shù)據(jù)庫(kù)，可實(shí)時(shí)調(diào)用和更新數(shù)據(jù)庫(kù)信息；獨(dú)有的計(jì)算大腦通過(guò)調(diào)用物理模型、理論計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)和貝葉斯優(yōu)化，讓智能模型融入底層的理論規(guī)律與復(fù)雜的化學(xué)實(shí)驗(yàn)演化，使得機(jī)器科學(xué)家更加理解化學(xué)，更加擅長(zhǎng)化學(xué)創(chuàng)造。
以潛力巨大的高熵化合物催化劑為例，其目前僅限于對(duì)最多3種金屬組合進(jìn)行優(yōu)化。而機(jī)器化學(xué)家發(fā)揮其數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和智能優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)，智能閱讀16000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(jì)算數(shù)據(jù)和207組全流程機(jī)器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了理實(shí)交融的智能模型，指導(dǎo)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(tǒng)“炒菜式”遍歷搜索所需的1400年縮短為5周。
國(guó)際審稿人評(píng)價(jià)該成果“將對(duì)化學(xué)科學(xué)產(chǎn)生巨大影響”。該工作脫離了傳統(tǒng)試錯(cuò)研究范式的限制，展現(xiàn)了“最強(qiáng)化學(xué)大腦”指導(dǎo)的智能新范式的巨大優(yōu)勢(shì)，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)制模板化的未來(lái)趨勢(shì)前進(jìn)，確立了我國(guó)在智能化學(xué)創(chuàng)新領(lǐng)域的全球領(lǐng)跑地位。
（中國(guó)科大供圖）
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