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世界要聞:中國科研工作者打造“機器化學家” 推動科研范式變革

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  • 2023-05-01 11:11:48
5月1日電 (記者 吳蘭)在中國科學技術(shù)大學的機器化學家實驗室,重達200公斤、但動作靈活的機器人“小來”在十余個操作臺之間穿梭,忙于芬頓催化劑的相關(guān)研究。

“定位操作精度0.1毫米,進樣精度0.1毫克,數(shù)據(jù)100%可追溯,全局優(yōu)化準確率90%……”中國科學技術(shù)大學化學物理系教授江俊介紹,與人相比,機器化學家“小來”精準度更高。


【資料圖】

據(jù)介紹,這位“機器化學家”是由該校羅毅、江俊團隊經(jīng)八年攻關(guān)研制的,由化學大腦、機器人實驗員和智能化學工作站三部分組成。其中最核心的“化學大腦”通過分析大量化學實驗和理論數(shù)據(jù),建立知識圖譜,實現(xiàn)了閱讀理解文獻、設(shè)計化學實驗、自主優(yōu)化方案的能力,并配備了人機交互的操作系統(tǒng)。

“這是全球首個集閱讀文獻、設(shè)計實驗、自主優(yōu)化、顛覆化學品開發(fā)全流程的機器化學家平臺?!苯≌f,它可以基于理實交融的智能模型從數(shù)百萬的可能組合中找到全局最優(yōu)解。

江俊介紹了這位“機器化學家”的一項“高招”:閱讀16000篇論文,自主遴選出5種非貴金屬元素,從55萬種可能的金屬配比中找出最優(yōu)的組合進行高熵產(chǎn)氧催化劑創(chuàng)制,傳統(tǒng)“試錯法”研究約需1400年,它僅需5周。

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

業(yè)內(nèi)專家認為,“機器化學家”成果引領(lǐng)化學研究朝著知識理解數(shù)字化、操作指令化、創(chuàng)制智能化的未來趨勢前進,將對化學科學產(chǎn)生巨大影響。

化學是一門基礎(chǔ)科學,是多學科交叉的聚焦點和出發(fā)地,在能源、環(huán)境、材料、生物等領(lǐng)域扮演重要角色。中國科學院精準智能化學重點實驗室主任李震宇教授表示,傳統(tǒng)化學研究范式深度依賴于“試錯法”,其局限性使得新物質(zhì)創(chuàng)制的周期長、成本高。

國際學術(shù)期刊《自然》(Nature)上刊登了中國科大徐銅文教授、楊正金教授團隊與合作者的最新成果。他們設(shè)計了一類新型離子膜,解決了離子膜材料“傳導性-選擇性”相互制約的關(guān)鍵難題。

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

李震宇認為,建立由數(shù)據(jù)智能驅(qū)動的精準化學研究新范式,是社會環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展和化學學科發(fā)展的迫切需求。

2023年1月,中國科學院精準智能化學重點實驗室獲批建設(shè)。實驗室主要面對世界科技前沿,聚焦如何改變化學研究范式這一關(guān)鍵科學問題,探索建立化學研究的精準化、智能化雙驅(qū)動模式。

賦予機器人“化學智慧”,積極擁抱化學精準智能化的未來。通過系列科研攻關(guān),中國科大團隊計劃到2030年“機器化學家”成為具備創(chuàng)造力的“智慧科學家”,不僅有對人類科學家創(chuàng)造力的模仿學習,還能建立起物質(zhì)科學的數(shù)字知識體系,揭榜掛帥解決科學難題。

李震宇說:“我們希望建成一個精準智能化學領(lǐng)域國際頂尖的研究機構(gòu),形成一個新的精準智能化學范式。”他期望,到2030年,人類科學家可以與智能化學家CO-PI合作,一起討論科學方案,實現(xiàn)人與機器人的無縫合作。(完)

(責編: admin)

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