在中國科學(xue)(xue)(xue)院“數據(ju)驅動(dong)的(de)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)、材料和(he)生物科學(xue)(xue)(xue)的(de)機器(qi)科學(xue)(xue)(xue)家(jia)(jia)”青(qing)年團隊計劃和(he)國家(jia)(jia)自(zi)然科學(xue)(xue)(xue)基金委項目（批準號(hao)：22025304, 22033007)的(de)資助下，我系(xi)羅毅、江俊教授團隊與自(zi)動(dong)化(hua)(hua)系(xi)尚偉偉等合作，通過開發和(he)集成(cheng)移動(dong)機器(qi)人、化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)工作站、智能操(cao)作系(xi)統、科學(xue)(xue)(xue)數據(ju)庫，研制出數據(ju)智能驅動(dong)的(de)全流(liu)程機器(qi)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)家(jia)(jia)（圖1，視頻鏈(lian)接：//faculty.ustc.edu.cn/jiangjun1/en/zdylm/661330/list/index.htm）。相關(guan)研究成果于2022年9月發表在《國家科學評論》（Natl.Sci.Rev.）上。文章鏈接(jie)：//academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwac190/6694008。

圖1 全球首個數據(ju)智能驅(qu)動的全流程機器化學家

化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)研究的(de)(de)(de)對(dui)象日(ri)益復雜化(hua)(hua)(hua)(hua)、高(gao)維化(hua)(hua)(hua)(hua)，傳統(tong)的(de)(de)(de)研究范(fan)式主要是(shi)依賴(lai)于“窮舉”、“試(shi)錯”的(de)(de)(de)手(shou)段。面(mian)對(dui)龐大的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)空間(jian)，配方和工藝的(de)(de)(de)搜索常常止步于局部最優，無法進行全(quan)局探索。中金宝搏入口188機器化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)家(jia)平(ping)(ping)臺(tai)實現(xian)了大數(shu)據(ju)與(yu)智能(neng)模(mo)型雙驅(qu)動下(xia)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)合成-表(biao)征-測試(shi)全(quan)流程開發，在軟硬件方面(mian)已全(quan)面(mian)超過歐美同(tong)類(lei)裝置(zhi)，作為唯一裝載(zai)了計算大腦、理論(lun)模(mo)型和開放式操作系統(tong)的(de)(de)(de)智能(neng)平(ping)(ping)臺(tai)，它具有更(geng)強的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)智能(neng)和廣泛的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)品(pin)開發能(neng)力，目(mu)前已涵蓋光催化(hua)(hua)(hua)(hua)與(yu)電催化(hua)(hua)(hua)(hua)材(cai)料、發光分子(zi)、光學(xue)(xue)薄膜(mo)材(cai)料等，且適用范(fan)圍將隨平(ping)(ping)臺(tai)升級和拓展繼(ji)續擴(kuo)大。

該平臺可采用(yong)機器(qi)智(zhi)能(neng)(neng)去(qu)查找和閱讀(du)文獻，從海量(liang)研究(jiu)數(shu)(shu)據中汲取專家經驗(yan)(yan)，在前人知識(shi)與數(shu)(shu)據的(de)(de)(de)基礎(chu)上提出科學假說(shuo)并(bing)制定實(shi)驗(yan)(yan)方案(an)；調度2臺移動(dong)機器(qi)人和15個自主開發(fa)的(de)(de)(de)智(zhi)能(neng)(neng)化學工作(zuo)站(zhan)，完成高通量(liang)合成、表征、測試的(de)(de)(de)化學實(shi)驗(yan)(yan)全(quan)流程（圖2）；通過(guo)配套的(de)(de)(de)后(hou)臺操作(zuo)系(xi)統(tong)，實(shi)現了(le)數(shu)(shu)據的(de)(de)(de)自動(dong)采集(ji)、處理、分析和可視化，并(bing)裝載(zai)了(le)云(yun)端數(shu)(shu)據庫(ku)，可實(shi)時調用(yong)和更(geng)新數(shu)(shu)據庫(ku)信(xin)息；獨有的(de)(de)(de)計算大腦通過(guo)調用(yong)物理模型(xing)、理論計算、機器(qi)學習和貝葉(xie)斯優化，讓智(zhi)能(neng)(neng)模型(xing)融(rong)入底(di)層的(de)(de)(de)理論規律與復雜的(de)(de)(de)化學實(shi)驗(yan)(yan)演(yan)化，使得機器(qi)科學家更(geng)加理解(jie)化學，更(geng)加擅長化學創造。

圖(tu)2 移動(dong)機器人和智能工作站完成(cheng)高(gao)通量合成(cheng)、表征、測試(shi)的化學實驗(yan)全流(liu)程(cheng)

以(yi)潛力巨大(da)的(de)(de)(de)高熵化(hua)(hua)合物催化(hua)(hua)劑(ji)為(wei)例（圖3），其(qi)多種元素(su)的(de)(de)(de)高度(du)無序(xu)混(hun)合帶(dai)來了(le)高穩定性，也給人工試驗(yan)找出(chu)最(zui)(zui)優配(pei)比(bi)帶(dai)來了(le)極(ji)大(da)挑戰。獲(huo)得最(zui)(zui)優配(pei)方(fang)需(xu)要遍歷(li)測試極(ji)其(qi)龐大(da)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)配(pei)比(bi)組合，目前僅限于對(dui)最(zui)(zui)多3種金屬組合進(jin)行優化(hua)(hua)。而(er)機器化(hua)(hua)學(xue)家發揮(hui)其(qi)數據驅動和(he)智(zhi)能(neng)優化(hua)(hua)的(de)(de)(de)優勢，智(zhi)能(neng)閱讀16000篇論(lun)文并自主遴選出(chu)5種非貴金屬元素(su)，融合2萬(wan)組理論(lun)計算數據和(he)207組全流程(cheng)機器實驗(yan)數據，建立了(le)理實交融的(de)(de)(de)智(zhi)能(neng)模型(xing)，指導貝葉斯(si)優化(hua)(hua)程(cheng)序(xu)從55萬(wan)種可(ke)能(neng)的(de)(de)(de)金屬配(pei)比(bi)中找出(chu)最(zui)(zui)優的(de)(de)(de)高熵催化(hua)(hua)劑(ji)，將傳統(tong)“炒菜式(shi)”遍歷(li)搜(sou)索所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)1400年(nian)縮短為(wei)5周。

圖(tu)3機器(qi)化學家平臺(tai)實現高(gao)熵非貴金(jin)屬析氧(yang)反(fan)應催(cui)化劑的高(gao)效創制

國際審稿人評(ping)價(jia)該(gai)成(cheng)果的“機器人系統(tong)、工作站和智(zhi)能(neng)化(hua)學(xue)大腦都是最(zui)先進的”，“將對化(hua)學(xue)科學(xue)產生(sheng)巨大影響(xiang)”。該(gai)工作脫離了傳統(tong)試(shi)錯研究范(fan)式的限制(zhi)，展現了“最(zui)強化(hua)學(xue)大腦”指導的智(zhi)能(neng)新范(fan)式的巨大優(you)勢(shi)，引領化(hua)學(xue)研究朝著知識理解數字化(hua)、操作指令化(hua)、創制(zhi)模(mo)板(ban)化(hua)的未來趨勢(shi)前(qian)進，確立(li)了我(wo)國在智(zhi)能(neng)化(hua)學(xue)創新領域的全球領跑(pao)地位。

附：相關文獻參見

Qing Zhu, Fei Zhang, Yan Huang, Hengyu Xiao, LuYuan Zhao, XuChun Zhang, Tao Song, XinSheng Tang, Xiang Li, Guo He, BaoChen Chong, JunYi Zhou, YiHan Zhang, Baicheng Zhang, JiaQi Cao, Man Luo, Song Wang, GuiLin Ye, WanJun Zhang, Xin Chen, Shuang Cong, Donglai Zhou, Huirong Li, Jialei Li, Gang Zou, WeiWei Shang*, Jun Jiang*, Yi Luo*, An all-round AI-Chemist with scientific mind.Natl. Sci. Rev.2022,doi: 10.1093/nsr/nwac190.