日前，中国科学技能大学的科学家们利用火星陨石成功创制出实用的产氧电催化剂。
这个成果最分外的地方在于，所有实验都是由机器来实行的——科学家们建立了弘大的数据库，开拓自主知识产权机器指令集源代码，打造出世界上最前辈的智能机器化学家，通过人工智能驱动机器人实验，办理了繁芜优化难题，在两个月内就取得了实验成功，得到了预期效果——

1.建立化学研究智能新范式

数千年来，人类在化学领域不断解锁物质天下的奥秘。
从对微不雅观天下原子和分子的深入研究，再到对电子和原子核的探索，我们制造出许多令人惊叹的物品和材料。
这些不懈努力使人类拥有了药物、塑料、电池、化肥等各种化学品。

化学学科发展经历漫长进程，古代从实践中得到根本知识，炼金术时期追求黄金合成，17-18世纪化学革命催生氧气、元素观点，19世纪有机化学崛起，休克尔提出构造理论，20世纪呈现量子化学、生归天学。
当代，化学涉足纳米、环境、材料等多个领域，成为办理环球性问题的关键科学。

但化学又是个须要一点运气的学科——能产生反应的物质有很多，不同的量会带来不同的结果，更关键的是，反应釜完备是个“黑箱”，里面会发生什么，过程如何，在很多情形下是无法计算和计量的。
因此，化学领域总有很多“无心插柳”的成果，也有很多“白发嗟叹”的无奈，要想得到想要的结果，可能须要很永劫光。

21世纪飞速发展的人工智能和大数据技能，有望为化学这一古老学科授予更多的可能性，为化学研究领域带来前所未有的改造与寻衅。

我们团队历时9年，利用人类几千年积累的化学履历和知识，建立了弘大的数据库，自主开拓了高效科研机器人指令集，打造出世界上最前辈的智能机器化学家。
通过人工智能驱动机器人实验，以智能新范式在两个月内破解了人类实验须要两千年的繁芜优化难题——利用火星陨石成功创制出实用的产氧电催化剂，这一成果揭橥在国际学术期刊《自然-合成》上。
自然新闻（NatureNews）专门采访美国航空航天局的火星资源利用操持并比照各自上风，认为我们为火星探测和地外文明探索供应了新的技能手段。

团队把这个智能机器化学家命名为“小来”，标示着未来物质科学探索的新纪元。
它与人类聪慧的结合将开启物质科学全新的可能性，引领人类在星辰大海中不断追寻知识的边界。

智能机器化学家“小来”。

2.“小来”的出身

“小来”的出身凝集了研究团队老中青三代研究者的聪慧。

中国科学技能大学教授、中国科学技能大学合肥微尺度物质科学国家研究中央主任罗毅，在谱学方面见地独到。
他带领团队对主要元素与化合物进行深入的谱学研究，用智能化的当代科学技能手段，建立起一套相对风雅完全的谱学智能模型，使得“小来”具备了精准的谱学探测与解析功能，拥有了锐利的“感官”，得以在未知场景下探寻深层物质构造。

谱学让物质感知成为可能，而如何真正实现对物质的深层次理解则成为新的寻衅。
笔者带领团队建立起包含各种物质和材料的科学大数据库，结合当代日月牙异的科技手段，把过去、现在和未来的知识串联起来。
历时9年，我们搭建了中国人自己的材料大数据库，发展谱学智能模型算法，深度探索物质天下的“谱-构-效”关系。

只管团队搜集了一批物质科学领域最精良的科学家和研究生，这条路也并非一帆风顺。
为了造就“小来”的“化学大脑”，使实在现对物质的真正理解，首先要让“小来”能够自主阅读人类文献资料获取知识，这须要对海量文本数据做人工标注。
“小来”拥有的千万条有效标注的数据，是全校上百名同学接力完成的。
这些最精良学子默默承担起呆板啰嗦的重复劳动，才终极使得“小来”能够快速阅读并剖析文献资料，从前人宝贵的知识中汲取充足的养分，不断进化“化学大脑”，产生化学智能并理解物质的真正含义。

拥有了锐利的“感官”和“化学大脑”，如何驱动“小来”实现更快速、准确的实验设计和操作剖析，帮忙人类科学家更高效地解锁物质天下的奥秘呢？

团队里的年轻人挑起大梁。
他们夜以继日，机器设计、程序编写、材料选配、设备定制、工艺整合、软硬件系统集成等，花费大量韶光摸索并寻求办理方案。
拥有“化学大脑”的“小来”要想进一步升级迭代和完成各种实验操作，须要和所有其他最前辈的化学实验设备兼容适配。
移动机器人和智能化学事情站的联动须要全方位整合设计工艺流程，极其繁芜啰嗦。
最开始调试整合时，仪器设备不合营相应，同学们连续3个星期在实验室里，不断重复发送旗子暗记、等待反馈、记录相应的动作。
3000多次的重复，一点一点地逆向试出了底层掌握逻辑。
他们编写的驱动程序成功对多类科学仪器实现了远程掌握，后来有名设备厂商主动联系团队希望购买该类程序。

在无数次通宵达旦的事情后，领悟化学“大脑”，集成2台移动机器人、19个智能化学事情站和高通量打算系统，覆盖科学研究方法论全流程的机器化学家平台出身，“小来”终成完备体。

3.化学家的好“助手”

机器化学家并非可完备取代人类科学家，而是与我们协同事情的主要伙伴。

团队的实验科学家朱青首先感想熏染到“小来”的强大之处，在“小来”的帮忙下，短短5周内就开拓出原来通过实验试错须要1400年才能成功的高熵催化剂。
他说：“以前做实验要没日没夜在实验室盯着反应，反复考试测验，而现在只须要坐在电脑屏幕前，输入研究目标参数，‘小来’便可自主阅读文献并提出实验方案，自动实行打算-合成-表征-测试的全流程，总结规律并给出精准预测，终极办理问题。
这已经改变了实验科学的传统试错研究范式！
”

在火星陨石的实验中，“小来”利用火星陨石创制产氧催化剂的成功也让深空探测实验室的研究员们面前一亮。
深空探测实验室的义务是支撑我国探月工程四期和行星探测工程任务，而“小来”为战胜未来星际任务中便携制氧和资源原位利用难题探索出新路线。

如果用人工办法来做实验，以五种不同的火星矿石作为质料，按照常规以1%间隔的整数百分比组合估计，有超过376万个配方的排列组合，按每个实验验证至少5小时打算，找到最佳配方须要2000年。
而“小来”只用了5个星期就做完了实验。
给出的优化后的催化剂配方，可以供应足够的氧气。
同时“小来”可以替代人类进入各种恶劣环境，有望成为人类在外星球建立定居点的先头部队。

英国皇家科学院Andy Cooper院士在评价“小来”的事情时表示：“人工智能赋能材料合成是一个具有前景的创新领域，极有可能广泛运用到所有类型的化学研究中。
”

自出身起就吸引环球研究者目光的“小来”还在以不可思议的速率发展进化。
罗毅畅想：“利用机器化学家平台，我们致力于建立超大规模谱学大模型，发展基于谱学的通用化学智能，打造真正的最强化学大脑。
”

在不远的将来，机器化学家平台有望成百上千倍地扩大规模，多地联动，实现多种不同形态的智能机器人协同操作多种功能的智能化学事情站，日均完成万次以上化学实验操作，应对日益繁芜和深入的科学问题，知足航空航天、医疗卫生、材料科学、化工质料、生物医药等领域的研发需求。

本文图片均由中国科学技能大学供应

《光明日报》（2023年12月31日 06版）

来源： 光明网-《光明日报》