“我非常期待AI+機器人，能給合成化學帶來什么新的發(fā)展可能。”最近在滬舉行的“合成化學研究新范式——機器人融合AI研討會”上，擔任大會主席的中國科學院院士、復旦大學教授麻生明給出了一份“試用報告”。
去年6月，麻生明團隊收到一臺由晶泰科技為其定制的智能手套箱合成工作站，實驗效率由此翻了數(shù)十倍。可“好用”之外，他也有些擔心。“按部就班”做實驗的機器人，有可能會忽略化學發(fā)現(xiàn)中最重要的“偶然性”。
如果機器人能自主從海量實驗數(shù)據(jù)中找出“與眾不同”，并交由人類科學家判斷，對創(chuàng)新的提升將更加顯著。對于這一點，高校與企業(yè)已形成共識，下一步他們都將從各自優(yōu)勢出發(fā)，進一步推動機器人的自主化。
從一天做一個，到一次48個
合成化學家的工作核心在于挑戰(zhàn)化學空間的廣袤無垠，麻生明就在聯(lián)烯的合成、反應、性質(zhì)等方面探索了近三十年。
過去他們的研發(fā)方式是：人工做實驗，不斷試錯，大浪淘沙。現(xiàn)在范式正在變化，越來越多機器人自動操作化學合成平臺正在真實科研場景中發(fā)生。去年7月，全球首個AI化學機器人登上《自然》雜志封面，它每天工作21.5小時，其余時間用來充電，僅8天就自主完成688個實驗，并從中發(fā)現(xiàn)了比初始配方活性高6倍的光催化劑。
AI制藥企業(yè)晶泰科技在上海建有全球最大的生物醫(yī)藥機器人實驗室，100多臺機器人們不知疲倦地完成加粉、加液、震蕩、反應等化合物合成的高頻環(huán)節(jié)，一次可進行幾十甚至上百個實驗。
去年，晶泰科技為麻生明團隊的實驗室定制開發(fā)了能進行ATA反應研究的智能合成工作站。ATA是一種重要的有機化學反應，主要用于合成多取代聯(lián)烯化合物。這一化學反應的流程長、步驟多且操作復雜，要用機器人實現(xiàn)并不容易。雙方花費幾個月改進方案，終于滿足實驗團隊的使用需求，也完成了設(shè)備數(shù)據(jù)的本地化。
麻生明透露，“我們原來做化學實驗，平均每個學生一天做一個，做兩個就算比較厲害，使用晶泰的智能合成工作站后，一次能做48個實驗，效率提升很快。”
不要讓機器錯過“偶然性”
智能合成工作站的“好用”符合麻生明的預期，不過當下對實驗結(jié)果的解讀還無法依賴機器人。在他看來，目前AI在化學領(lǐng)域的價值仍以提升效率為主，而且必須要注意的是，化學發(fā)現(xiàn)很多時候是基于偶然性，但通過已有知識訓練出來的機器卻常常會泯滅這種偶然“靈光一現(xiàn)”。
AI賦能化學，如何在提升效率的同時，保持科學發(fā)現(xiàn)的偶然性？從長遠看，當然是進一步提升機器人的智力水平，但訓練模式的“微調(diào)”也是路徑之一。對于后者，晶泰科技聯(lián)合創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官馬健有一個有趣發(fā)現(xiàn)——實驗中的“負樣本”——那些無法完成實驗的“失敗經(jīng)驗”，正成為提升大模型智力的一條捷徑。
晶泰科技內(nèi)部會定期組織“AI科學家”和人類科學家比賽，在最近幾次AI反應預測能力比拼中，針對某兩種反應類型的成功反應預測上，晶泰科技自研的AI垂類模型的準確率均超過80%，與人類科學家旗鼓相當；而對失敗反應預測的識別率上，AI準確率則是人類的一倍以上。
這一發(fā)現(xiàn)暗合了科學家對機器人的真實需求。麻生明心中的“理想機器人”能夠從海量數(shù)據(jù)中找到異常之處并交由他判斷，而非只是按照設(shè)計執(zhí)行大規(guī)模、重復性的標準化流程。
馬健表示，晶泰科技正在為提升機器人的自主性，而與科學家、產(chǎn)業(yè)界開展深度合作。他們下一步目標是建設(shè)“自動駕駛實驗室”，在完成一次實驗后，能立即分析結(jié)果，并自主設(shè)計和啟動下一次、更優(yōu)化的實驗，形成快速迭代的“設(shè)計-執(zhí)行-學習”閉環(huán)。
“我非常期待AI+機器人，能給合成化學帶來什么新的發(fā)展可能。”最近在滬舉行的“合成化學研究新范式——機器人融合AI研討會”上，擔任大會主席的中國科學院院士、復旦大學教授麻生明給出了一份“試用報告”。
去年6月，麻生明團隊收到一臺由晶泰科技為其定制的智能手套箱合成工作站，實驗效率由此翻了數(shù)十倍。可“好用”之外，他也有些擔心。“按部就班”做實驗的機器人，有可能會忽略化學發(fā)現(xiàn)中最重要的“偶然性”。
如果機器人能自主從海量實驗數(shù)據(jù)中找出“與眾不同”，并交由人類科學家判斷，對創(chuàng)新的提升將更加顯著。對于這一點，高校與企業(yè)已形成共識，下一步他們都將從各自優(yōu)勢出發(fā)，進一步推動機器人的自主化。
從一天做一個，到一次48個
合成化學家的工作核心在于挑戰(zhàn)化學空間的廣袤無垠，麻生明就在聯(lián)烯的合成、反應、性質(zhì)等方面探索了近三十年。
過去他們的研發(fā)方式是：人工做實驗，不斷試錯，大浪淘沙。現(xiàn)在范式正在變化，越來越多機器人自動操作化學合成平臺正在真實科研場景中發(fā)生。去年7月，全球首個AI化學機器人登上《自然》雜志封面，它每天工作21.5小時，其余時間用來充電，僅8天就自主完成688個實驗，并從中發(fā)現(xiàn)了比初始配方活性高6倍的光催化劑。
AI制藥企業(yè)晶泰科技在上海建有全球最大的生物醫(yī)藥機器人實驗室，100多臺機器人們不知疲倦地完成加粉、加液、震蕩、反應等化合物合成的高頻環(huán)節(jié)，一次可進行幾十甚至上百個實驗。
去年，晶泰科技為麻生明團隊的實驗室定制開發(fā)了能進行ATA反應研究的智能合成工作站。ATA是一種重要的有機化學反應，主要用于合成多取代聯(lián)烯化合物。這一化學反應的流程長、步驟多且操作復雜，要用機器人實現(xiàn)并不容易。雙方花費幾個月改進方案，終于滿足實驗團隊的使用需求，也完成了設(shè)備數(shù)據(jù)的本地化。
麻生明透露，“我們原來做化學實驗，平均每個學生一天做一個，做兩個就算比較厲害，使用晶泰的智能合成工作站后，一次能做48個實驗，效率提升很快。”
不要讓機器錯過“偶然性”
智能合成工作站的“好用”符合麻生明的預期，不過當下對實驗結(jié)果的解讀還無法依賴機器人。在他看來，目前AI在化學領(lǐng)域的價值仍以提升效率為主，而且必須要注意的是，化學發(fā)現(xiàn)很多時候是基于偶然性，但通過已有知識訓練出來的機器卻常常會泯滅這種偶然“靈光一現(xiàn)”。
AI賦能化學，如何在提升效率的同時，保持科學發(fā)現(xiàn)的偶然性？從長遠看，當然是進一步提升機器人的智力水平，但訓練模式的“微調(diào)”也是路徑之一。對于后者，晶泰科技聯(lián)合創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官馬健有一個有趣發(fā)現(xiàn)——實驗中的“負樣本”——那些無法完成實驗的“失敗經(jīng)驗”，正成為提升大模型智力的一條捷徑。
晶泰科技內(nèi)部會定期組織“AI科學家”和人類科學家比賽，在最近幾次AI反應預測能力比拼中，針對某兩種反應類型的成功反應預測上，晶泰科技自研的AI垂類模型的準確率均超過80%，與人類科學家旗鼓相當；而對失敗反應預測的識別率上，AI準確率則是人類的一倍以上。
這一發(fā)現(xiàn)暗合了科學家對機器人的真實需求。麻生明心中的“理想機器人”能夠從海量數(shù)據(jù)中找到異常之處并交由他判斷，而非只是按照設(shè)計執(zhí)行大規(guī)模、重復性的標準化流程。
馬健表示，晶泰科技正在為提升機器人的自主性，而與科學家、產(chǎn)業(yè)界開展深度合作。他們下一步目標是建設(shè)“自動駕駛實驗室”，在完成一次實驗后，能立即分析結(jié)果，并自主設(shè)計和啟動下一次、更優(yōu)化的實驗，形成快速迭代的“設(shè)計-執(zhí)行-學習”閉環(huán)。
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