近日，來自格拉斯哥大學（UniversityofGlasgow）的研究人員完成了一項新研究：他們訓練出了一個人工智能驅動的有機化學合成機器人，從而使探索大量化學反應的過程實現自動化。這項研究發表在了《自然》上，研究人員稱，這項研究能夠變革分子的發現方式。
說到有機化學合成機器人，你可能會想象有一個人形機器人在實驗室里走來走去，KUKA機器人示教器維修，或者是一條機械手臂拿著五顏六色的試管在做各種試驗。然而，此次格拉斯哥大學研究人員開發的機器人卻和你想象的大相徑庭：這套機器人系統包含一系列泵和反應器，并與質譜儀、核磁共振光譜儀及看紅外光譜儀等儀器連接到一起。
▲機器人系統的外觀示意圖（圖片來源：《自然》）
這些泵中都裝有需要進行混合的化學樣品，然后將溶液放入反應器燒瓶中，并導入不同類型的光譜儀進行分析。機器人系統將會對不同光譜儀的信息進行研究，從而判斷在這過程中是否出現了化學反應，若未出現任何反應則給出0分，反之則給出1分。這個過程聽上去貌似很簡單，但是在其背后有著強大的機器學習算法作為支撐，并使用數據驅動的方法來對分子進行定位，而并未局限于已知的數據庫和有機合成的常用規則。
該團隊使用這個機器人系統，對18種不同的起始化學物質組合而成的約1000個反應進行了搜索，從而展示了該系統的潛力。令人驚訝的是，僅在探索了大約100種可能的化學反應之后，機器人系統就能以超過80%的準確度來預測應該搜索哪些起始化學物質的組合，從而產生新的反應和分子。
▲該研究中使用的算法示意圖（圖片來源：《自然》）
通過對這些化學物質組合進行搜索，機器人系統發現了一系列從前未知的新分子和新化學反應，甚至其中的一個新化學反應是目前最獨特反應中的前1%。同時，機器人維修，該系統可以同時進行6次實驗，庫卡機器人，其一天之內可以完成的實驗總數高達36次，和人類一天只能進行3-4項實驗相比，該系統在數量上的表現也令人印象深刻。
該研究的負責人，格拉斯哥大學化學系的LeeCronin教授表示：通過這項研究，我們可以對化學物質和反應進行實時搜索，從而發現具有寶貴應用價值的新分子和新藥物。同時，這項研究可以削減藥物發現的成本和時間，并且大幅提高安全性。我們的這項發現，預示著化學研究已經進入了新的數字時代。
參考資料：
[1]Robotchemistdiscoversnewmoleculesandreactions
[2]Robotchemistcouldrevolutionisestudyofnewmoleculesthroughmachinelearning
[3]BoffinsmixAIandchemicalstocreatesuper-fastlabassistant
[4]Controllinganorganicsynthesisrobotwithmachinelearningtosearchfornewreactivity