人工智能让分子制造自动化

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Photo: Connor Coley and Felice Frankel/MIT

化学实验室的工作台刚刚向自动化的未来迈出了一步。美国和比利时的一个工程师团队开创了一个新的人工智能驱动的机器人系统，用于开发分子。该系统使用智能算法来梳理数以百万计的已知反应，以发现创建药物分子、聚合物或其他化合物的最佳方法。

一个机械臂和一个由泵、阀门和容器组成的自动化系统在不需要人手的情况下接管合成分子。然而，研究人员指出，人类仍处于“循环中”。没有一个人工智能系统能在决定要避免哪些反应时达到一个好的化学工程师的指导。（剧烈的放热反应“爆炸”只是人类化学家可以帮助预防的许多不良结果之一。）

麻省理工学院化学工程与材料科学教授Klavs Jensen说：“（我们）有一个系统，可以学习以前做过的事情，并用它指导机器人实际执行合成。”

Jensen说，使用机械臂和标准化的反应堆容器系统，以及连接它们的软管，简化了这个过程。如果一个人操作一个类似的系统，使用相同范围的可能化学品和反应，则需要操作大约77个阀门，每个阀门都需要监测是否堵塞或泄漏。

Jensen和他的合著者说，这个机器人化学合成系统有望从化学研发过程中移除一些繁重的工作。研究人员在最近一期的《科学》杂志上报告说，他们的系统“帮助化学家解放手工操作，这样他们就可以专注于新的想法研究了。”

作者之一、麻省理工学院化学教授Tim Jamison表示，这种开源机器人合成系统也开创了先例。

Jamison说：“我能想到的人类历史上的每一个新分子最初都是由实验室里的某个人用玻璃器皿或类似的东西制造出来的。”他说，用机器人系统制造分子是另一回事。”

Jamison指出，他们的研究没有合成任何新分子。事实上，部分原因在于此。

他说：“这个项目的目的不一定是为了制造更好、更快、更便宜的产品。”“这是为了开发一个自动化程度更高的系统。这个系统没有发明任何分子。我们制造的每一个目标分子都是已知的化合物。”

该小组的论文报道了机器人平台在合成15种药物化合物方面的成功，包括阿司匹林和奎那普利降压药，以及麻醉剂利多卡因和苯二氮卓地西泮。

不过，药物并不是这个机器人系统能合成的唯一化合物。Jensen说：“它也可以用来制造LED的染料。我们可以努力达到更高的温度，那么它也可以用来制造量子点材料。我想我们可以这么做，我认为钙钛矿也可以合成。人们对电子和机械设备用聚合物也很感兴趣。这些通常需要独特的分子。所以他们正在考虑为这些应用制造新的单体，你可以用这个系统制造这些单体。”

Jamison说：“我收到了一封邮件，上面写着‘看起来很棒，我想要一个’。”“不幸的是，我们无法向感兴趣的人提供系统。但它确实吸引了许多人的想象力。”



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