机器人化学家RoboChem的速度和准确性均优于人类化学家

RoboChem 由弗吉尼亚大学范特霍夫分子科学研究所 Timothy Noël 教授的研究小组开发。他们的论文显示，RoboChem 是一种精确可靠的化学家，可以进行各种反应，同时产生极少量的废物。该系统全天候自主工作，能够快速、不知疲倦地提供结果。

机器人化学的延时摄影。资料来源：阿姆斯特丹大学

Noël介绍说："一周之内，我们就能优化合成大约十到二十个分子。而这需要一个博士生花费几个月的时间。机器人不仅能获得最佳反应条件，还能提供扩大规模的设置。这意味着我们可以生产与制药业供应商直接相关的数量。"

Noël研究小组的专长是流动化学，这是一种新颖的化学方法，用柔性小管系统取代烧杯、烧瓶和其他传统化学工具。在 RoboChem 中，一根机械针小心翼翼地收集起始材料，并将这些材料混合在半毫升以上的小体积中。

RoboChem 基于流动化学原理。反应在体积仅为 650 微升的小管子中流动进行。资料来源：阿姆斯特丹大学

然后，这些物质通过管道系统流向反应器。在那里，大功率 LED 发出的光通过激活反应混合物中的光催化剂，引发分子转换。然后，光流继续流向自动核磁共振波谱仪，以识别转化的分子。这些数据会实时反馈给控制 RoboChem 的计算机。

Noël说："这是 RoboChem 的大脑。它利用人工智能处理信息。我们使用一种机器学习算法，它能自主决定进行哪些反应。它始终以最佳结果为目标，并不断完善对化学的理解。"

机器人针式取样器精确地选择各种试剂的数量，并巧妙地将它们混合在一起，形成反应溶液。资料来源：阿姆斯特丹大学

为了证实 RoboChem 的成果，研究小组付出了巨大的努力。《科学》论文中收录的所有分子都是经过人工分离和检查的。

Noël说，该系统的独创性给他留下了深刻印象："我从事光催化研究已经十多年了。尽管如此，RoboChem 所显示的结果是我无法预测的。例如，它发现了只需要很少光的反应。有时，我不得不挠头去想它到底做了什么。这时你会想，如果是我们，也会这样做吗？现在回想起来，你就会明白 RoboChem 的逻辑。但我怀疑我们自己是否也能获得同样的结果。至少不会这么快'。

RoboChem 的核心是一个功能强大的光化学反应器，其特点是有一排非常强大的 LED 照亮反应溶液。在这里，分子根据人工智能控制器的指令进行转化。资料来源：阿姆斯特丹大学

研究人员还使用 RoboChem 复制了之前在四篇随机选取的论文中发表的研究成果。然后，他们确定了Robochem是否产生了相同或更好的结果。在大约80%的情况下，该系统产生了更好的结果。Noël说：'在另外20%的情况下，结果是相似的。这让我毫不怀疑，人工智能辅助方法将在最广泛的意义上有益于化学发现。"

RoboChem 和其他"计算机化"化学的意义还在于生成高质量的数据，这将有利于人工智能在未来的应用。在传统的化学发现中，只对少数分子进行深入研究。然后将结果推断到看似相似的分子上。RoboChem 生成的数据集完整而全面，每个分子的所有相关参数都能在其中获得。这就提供了更多的洞察力。

RoboChem 采用机器学习算法处理从系统中获取的数据。它决定执行哪些反应，始终以最佳结果为目标。人工干预只发生在开始阶段，即设置储备溶液和启动 RoboChem 会话。资料来源：阿姆斯特丹大学

另一个特点是，RoboChem系统还能记录"负面"数据。在目前的科学实践中，大多数发表的数据只反映成功的实验。失败的实验也能提供相关数据。但这些数据只能在研究人员的手写实验笔记中找到。这些数据没有公开发表，因此无法用于人工智能驱动的化学研究，RoboChem 也将改变这一点。

编译来源：ScitechDaily