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世界要聞:中國(guó)科研工作者打造“機(jī)器化學(xué)家” 推動(dòng)科研范式變革

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  • 2023-05-01 11:11:48
5月1日電 (記者 吳蘭)在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的機(jī)器化學(xué)家實(shí)驗(yàn)室,重達(dá)200公斤、但動(dòng)作靈活的機(jī)器人“小來(lái)”在十余個(gè)操作臺(tái)之間穿梭,忙于芬頓催化劑的相關(guān)研究。

“定位操作精度0.1毫米,進(jìn)樣精度0.1毫克,數(shù)據(jù)100%可追溯,全局優(yōu)化準(zhǔn)確率90%……”中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)物理系教授江俊介紹,與人相比,機(jī)器化學(xué)家“小來(lái)”精準(zhǔn)度更高。


【資料圖】

據(jù)介紹,這位“機(jī)器化學(xué)家”是由該校羅毅、江俊團(tuán)隊(duì)經(jīng)八年攻關(guān)研制的,由化學(xué)大腦、機(jī)器人實(shí)驗(yàn)員和智能化學(xué)工作站三部分組成。其中最核心的“化學(xué)大腦”通過(guò)分析大量化學(xué)實(shí)驗(yàn)和理論數(shù)據(jù),建立知識(shí)圖譜,實(shí)現(xiàn)了閱讀理解文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、自主優(yōu)化方案的能力,并配備了人機(jī)交互的操作系統(tǒng)。

“這是全球首個(gè)集閱讀文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、自主優(yōu)化、顛覆化學(xué)品開發(fā)全流程的機(jī)器化學(xué)家平臺(tái)。”江俊說(shuō),它可以基于理實(shí)交融的智能模型從數(shù)百萬(wàn)的可能組合中找到全局最優(yōu)解。

江俊介紹了這位“機(jī)器化學(xué)家”的一項(xiàng)“高招”:閱讀16000篇論文,自主遴選出5種非貴金屬元素,從55萬(wàn)種可能的金屬配比中找出最優(yōu)的組合進(jìn)行高熵產(chǎn)氧催化劑創(chuàng)制,傳統(tǒng)“試錯(cuò)法”研究約需1400年,它僅需5周。

記者在中國(guó)科大采訪獲悉,近年來(lái),隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的突飛猛進(jìn),“‘人工智能+大數(shù)據(jù)’推動(dòng)科研范式變革”成為熱門話題,中國(guó)科大科研團(tuán)隊(duì)等深耕精準(zhǔn)智能化學(xué)領(lǐng)域,推動(dòng)科研范式變革。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,“機(jī)器化學(xué)家”成果引領(lǐng)化學(xué)研究朝著知識(shí)理解數(shù)字化、操作指令化、創(chuàng)制智能化的未來(lái)趨勢(shì)前進(jìn),將對(duì)化學(xué)科學(xué)產(chǎn)生巨大影響。

化學(xué)是一門基礎(chǔ)科學(xué),是多學(xué)科交叉的聚焦點(diǎn)和出發(fā)地,在能源、環(huán)境、材料、生物等領(lǐng)域扮演重要角色。中國(guó)科學(xué)院精準(zhǔn)智能化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任李震宇教授表示,傳統(tǒng)化學(xué)研究范式深度依賴于“試錯(cuò)法”,其局限性使得新物質(zhì)創(chuàng)制的周期長(zhǎng)、成本高。

國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)上刊登了中國(guó)科大徐銅文教授、楊正金教授團(tuán)隊(duì)與合作者的最新成果。他們?cè)O(shè)計(jì)了一類新型離子膜,解決了離子膜材料“傳導(dǎo)性-選擇性”相互制約的關(guān)鍵難題。

徐銅文說(shuō):“我們既往的研究范式中,選擇某種膜與某種化學(xué)材料合成達(dá)到期待功效,就像在大海里撈針。有了精準(zhǔn)范式后,就能根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景等所需要的分類精度,判斷這個(gè)膜需要具備什么樣的性能,在通道中再進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控、修飾后,讓某種離子過(guò),讓另一種離子不過(guò)。”

李震宇認(rèn)為,建立由數(shù)據(jù)智能驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)化學(xué)研究新范式,是社會(huì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和化學(xué)學(xué)科發(fā)展的迫切需求。

2023年1月,中國(guó)科學(xué)院精準(zhǔn)智能化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲批建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室主要面對(duì)世界科技前沿,聚焦如何改變化學(xué)研究范式這一關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,探索建立化學(xué)研究的精準(zhǔn)化、智能化雙驅(qū)動(dòng)模式。

賦予機(jī)器人“化學(xué)智慧”,積極擁抱化學(xué)精準(zhǔn)智能化的未來(lái)。通過(guò)系列科研攻關(guān),中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)計(jì)劃到2030年“機(jī)器化學(xué)家”成為具備創(chuàng)造力的“智慧科學(xué)家”,不僅有對(duì)人類科學(xué)家創(chuàng)造力的模仿學(xué)習(xí),還能建立起物質(zhì)科學(xué)的數(shù)字知識(shí)體系,揭榜掛帥解決科學(xué)難題。

李震宇說(shuō):“我們希望建成一個(gè)精準(zhǔn)智能化學(xué)領(lǐng)域國(guó)際頂尖的研究機(jī)構(gòu),形成一個(gè)新的精準(zhǔn)智能化學(xué)范式?!彼谕?030年,人類科學(xué)家可以與智能化學(xué)家CO-PI合作,一起討論科學(xué)方案,實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器人的無(wú)縫合作。(完)

(責(zé)編: admin)

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