阿姆斯特丹大学（University of Amsterdam）的化学研究人员创造了一种配备人工智能机器学习系统的自动化学合成机器人，命名为"RoboChem"。这种小巧的实验室仪器在速度和精度上都超越了人类化学家，同时还显示出高度的独创性。作为同类产品中的首款，它可以大大加快用于制药和许多其他应用的分子的化学发现，RoboChem 的首批成果最近发表在《科学》杂志上。
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