中国科研工作者打造“机器化学家” 推动科研范式变革

中新社合肥5月1日电 (记者 吴兰)在中国科学技术大学的机器化学家实验室，重达200公斤、但动作灵活的机器人“小来”在十余个操作台之间穿梭，忙于芬顿催化剂的相关研究。

“定位操作精度0.1毫米，进样精度0.1毫克，数据100%可追溯，全局优化准确率90%……”中国科学技术大学化学物理系教授江俊介绍，与人相比，机器化学家“小来”精准度更高。

据介绍，这位“机器化学家”是由该校罗毅、江俊团队经八年攻关研制的，由化学大脑、机器人实验员和智能化学工作站三部分组成。其中最核心的“化学大脑”通过分析大量化学实验和理论数据，建立知识图谱，实现了阅读理解文献、设计化学实验、自主优化方案的能力，并配备了人机交互的操作系统。

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“这是全球首个集阅读文献、设计实验、自主优化、颠覆化学品开发全流程的机器化学家平台。”江俊说，它可以基于理实交融的智能模型从数百万的可能组合中找到全局最优解。

江俊介绍了这位“机器化学家”的一项“高招”：阅读16000篇论文，自主遴选出5种非贵金属元素，从55万种可能的金属配比中找出最优的组合进行高熵产氧催化剂创制，传统“试错法”研究约需1400年，它仅需5周。

记者在中国科大采访获悉，近年来，随着新一轮科技革命和产业变革的突飞猛进，“‘人工智能+大数据’推动科研范式变革”成为热门话题，中国科大科研团队等深耕精准智能化学领域，推动科研范式变革。

业内专家认为，“机器化学家”成果引领化学研究朝着知识理解数字化、操作指令化、创制智能化的未来趋势前进，将对化学科学产生巨大影响。

化学是一门基础科学，是多学科交叉的聚焦点和出发地，在能源、环境、材料、生物等领域扮演重要角色。中国科学院精准智能化学重点实验室主任李震宇教授表示，传统化学研究范式深度依赖于“试错法”，其局限性使得新物质创制的周期长、成本高。

国际学术期刊《自然》(Nature)上刊登了中国科大徐铜文教授、杨正金教授团队与合作者的最新成果。他们设计了一类新型离子膜，解决了离子膜材料“传导性-选择性”相互制约的关键难题。

徐铜文说：“我们既往的研究范式中，选择某种膜与某种化学材料合成达到期待功效，就像在大海里捞针。有了精准范式后，就能根据应用场景等所需要的分类精度，判断这个膜需要具备什么样的性能，在通道中再进行精准调控、修饰后，让某种离子过，让另一种离子不过。”

李震宇认为，建立由数据智能驱动的精准化学研究新范式，是社会环境、经济发展和化学学科发展的迫切需求。

2023年1月，中国科学院精准智能化学重点实验室获批建设。实验室主要面对世界科技前沿，聚焦如何改变化学研究范式这一关键科学问题，探索建立化学研究的精准化、智能化双驱动模式。

赋予机器人“化学智慧”，积极拥抱化学精准智能化的未来。通过系列科研攻关，中国科大团队计划到2030年“机器化学家”成为具备创造力的“智慧科学家”，不仅有对人类科学家创造力的模仿学习，还能建立起物质科学的数字知识体系，揭榜挂帅解决科学难题。

李震宇说：“我们希望建成一个精准智能化学领域国际顶尖的研究机构，形成一个新的精准智能化学范式。”他期望，到2030年，人类科学家可以与智能化学家CO-PI合作，一起讨论科学方案，实现人与机器人的无缝合作。

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