中国科大研制机器化学家展现“最强化学大脑”

发布时间:2022-10-08 16:29:27
来源: 科技日报
作者:吴长锋
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记者从中国科学技术大学了解到,该校化学与材料科学学院罗毅、江俊教授团队与自动化系尚伟伟等合作,通过开发和集成移动机器人、化学工作站、智能操作系统、科学数据库,研制出数据智能驱动的全流程机器化学家。相关研究成果日前发表在《国家科学评论》上。

化学研究的对象日益复杂化、高维化,传统的研究范式主要是依赖于“穷举”“试错”的手段。面对庞大的化学空间,配方和工艺的搜索常常止步于局部最优,无法进行全局探索。据了解,中国科大机器化学家平台可采用机器智能去查找和阅读文献,从海量研究数据中汲取专家经验,在前人知识与数据的基础上提出科学假说并制定实验方案;调度2台移动机器人和15个自主开发的智能化学工作站,完成高通量合成、表征、测试的化学实验全流程;通过配套的后台操作系统,实现了数据的自动采集、处理、分析和可视化,并装载了云端数据库,可实时调用和更新数据库信息;独有的计算大脑通过调用物理模型、理论计算、机器学习和贝叶斯优化,让智能模型融入底层的理论规律与复杂的化学实验演化,使得机器科学家更加理解化学,更加擅长化学创造。

以潜力巨大的高熵化合物催化剂为例,其目前仅限于对最多3种金属组合进行优化。而机器化学家发挥其数据驱动和智能优化的优势,智能阅读16000篇论文并自主遴选出5种非贵金属元素,融合2万组理论计算数据和207组全流程机器实验数据,建立了理实交融的智能模型,指导贝叶斯优化程序从55万种可能的金属配比中找出最优的高熵催化剂,将传统“炒菜式”遍历搜索所需的1400年缩短为5周。

国际审稿人评价该成果“将对化学科学产生巨大影响”。该工作脱离了传统试错研究范式的限制,展现了“最强化学大脑”指导的智能新范式的巨大优势,引领化学研究朝着知识理解数字化、操作指令化、创制模板化的未来趋势前进,确立了我国在智能化学创新领域的全球领跑地位。

(责任编辑:于昊阳)

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