近日，来自格拉斯哥大学（University of Glasgow）的研究人员完成了一项新研究：他们训练出了一个人工智能驱动的有机化学合成机器人，从而使探索大量化学反应的过程实现自动化。这项研究发表在了《自然》上，研究人员称，这项研究能够变革分子的发现方式。
说到有机化学合成机器人，你可能会想象有一个人形机器人在实验室里走来走去，或者是一条机械手臂拿着五颜六色的试管在做各种试验。然而，此次格拉斯哥大学研究人员开发的机器人却和你想象的大相径庭：这套机器人系统包含一系列泵和反应器，并与质谱仪、核磁共振光谱仪及看红外光谱仪等仪器连接到一起。
▲机器人系统的外观示意图（图片来源：《自然》）
这些泵中都装有需要进行混合的化学样品，然后将溶液放入反应器烧瓶中，并导入不同类型的光谱仪进行分析。机器人系统将会对不同光谱仪的信息进行研究，从而判断在这过程中是否出现了化学反应，若未出现任何反应则给出0分，反之则给出1分。这个过程听上去貌似很简单，但是在其背后有着强大的机器学习算法作为支撑，并使用数据驱动的方法来对分子进行定位，而并未局限于已知的数据库和有机合成的常用规则。
该团队使用这个机器人系统，对18种不同的起始化学物质组合而成的约1000个反应进行了搜索，从而展示了该系统的潜力。令人惊讶的是，仅在探索了大约100种可能的化学反应之后，机器人系统就能以超过80%的准确度来预测应该搜索哪些起始化学物质的组合，从而产生新的反应和分子。
▲该研究中使用的算法示意图（图片来源：《自然》）
通过对这些化学物质组合进行搜索，机器人系统发现了一系列从前未知的新分子和新化学反应，甚至其中的一个新化学反应是目前最独特反应中的前1%。同时，该系统可以同时进行6次实验，其一天之内可以完成的实验总数高达36次，和人类一天只能进行3-4项实验相比，该系统在数量上的表现也令人印象深刻。
该研究的负责人，格拉斯哥大学化学系的Lee Cronin教授表示：“通过这项研究，我们可以对化学物质和反应进行实时搜索，从而发现具有宝贵应用价值的新分子和新药物。同时，这项研究可以削减药物发现的成本和时间，并且大幅提高安全性。我们的这项发现，预示着化学研究已经进入了新的数字时代。”
参考资料：
[1] Robot chemist discovers new molecules and reactions
[2] Robot chemist could revolutionise study of new molecules through machine learning
[3] Boffins mix AI and chemicals to create super-fast lab assistant
[4] Controlling an organic synthesis robot with machine learning to search for new reactivity
原文发布时间为：2018-07-25
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