零距离

中国队历时8年打造最强化脑

机械化学家诞生记

在中国科技大学的机器化学家实验室，你可以看到一个科技场景——一个诚实但灵活的机器人，穿梭在操作台之间，伸出机械手臂准备试剂。在实验室的另一边，年轻的研究人员正在输入指令来控制机器人。在大多数情况下，机器人会独立思考实验的步骤和方案，就像一个不知疲倦的小化学家。

这是中国科技大学化学物理系教授江军团队的工作。该团队开发了世界上第一个集阅读文献、独立设计实验和材料开发全过程为一体的机器化学家平台，从数亿可能的组合中找到最佳解决方案，以加快材料研发。经过处理后，实验数据输入到平台独特的计算大脑中，生成理论和现实的人工智能模型，以帮助研究人员优化实验计划。江军说。

江军团队有近30名成员，其中大部分是90后和95后。10月初，团队通过开发和集成移动机器人、化学工作站、智能操作系统和科学数据库，增加了科研进展。

最新一期《国家科学评论》学术期刊发表了该研究成果论文。国际审稿人评论说，机器人系统、工作站和智能化学大脑是最先进的和将对化学科学产生巨大影响。业内专家认为，机器化学家的研究工作脱离了传统试错研究范式的限制，展示了智能新范式最强化脑指导的巨大优势，引领化学研究朝着数字化知识理解、操作指导和模板创建的未来趋势发展。

那么，一个能做化学实验的聪明机器人是如何诞生的，年轻人的努力和努力是如何体现在它背后的呢？·中青网记者采访。

打造中国人自己的材料数据库

随着化学研究对象的日益复杂和高维度，传统研究范式成本高、周期跨度长的问题日益突出。近年来，科技界逐渐认识到数据对学术研究和产业创新发展的重要性，大数据科学与人工智能技术的结合也出现在先进材料研发中。

小恒宇，团队核心成员，1995年出生。他在中国科技大学青年班学院学习，出于兴趣自学人工智能。有一次，他写的一个智能程序出了问题，所以他问了当时的校长江军。江军指出，算法没有问题，但算法所依赖的实验数据太片面了。

江军发现，一段时间以来，中国科研团队将将科研数据写入英文论文，并在国外期刊上发表，但当他们想引用数据时，他们必须花额外的钱购买。

做中国人自己的材料数据库成了江军的梦想。在他的影响下，肖恒宇等人踏上了实现这个梦想的道路。

肖恒宇的同学霍姚远和冯超学习数学和化学，喜欢研究数据。自2014年以来，江军提供了原则指导和研究资源，收集数据提供原则指导和研究资源。2016年，他们建立了第一代材料数据检索平台，但反馈并不理想一些教师抱怨数据不准确。

肖恒宇等人意识到，数据不仅更多，而且质量更高。他们的数据库缺乏最重要的部分——知识地图，导致数据质量参差不齐，无法有效检索。

建立知识地图并不容易。学生应该使用专业知识来区分数据的相关性，并标记图像，以便计算机知道每个数据背后的物理意义。

团队成员、博士生张百成记得，一开始，几个学生自己贴标签，日夜标注了几周。每个人都头晕目眩地阅读文献，但他们只完成了任务量的1%，几乎绝望了。

为此，江军找到了中国科技大学团委，举办了有奖阅读文献比赛，并与更多有专业背景的大学生合作。因此，他们生成了第一批高质量的标记数据。

人们拾柴火焰很高。在大数据时代，我们应该整合智慧和资源。张百成表示，利用这些数据培训智能算法，他们实现了第一代化学命名实体识别程序随后的标记任务可以让计算机先自动识别，然后手动检查，大大提高了效率。

最后，他们打磨了中国第一代材料科学知识地图。2021年，团队用地图赋予机器人小的科学思维，团队的自然语言处理技术也鸟枪换枪

将数据转化为实际生产力

2016年，肖恒宇参与互联网 创新创业大赛获得安徽省冠军和全国银奖。投资机构为他和他的团队提供了第一笔风险投资。公司成立后，团队三次迭代知识地图，建立了大型材料数据库，包括9000万种化合物和1100万种化学反应路径。该团队还帮助一些研究单位解决技术问题。

例如，一家航天公司发现组合发动机中的金属配件材料需要改进，并尝试了各种解决方案。肖恒宇等人利用数据平台模拟燃烧流场和大涡流场，找到记忆金属设计配方，为企业节省4300多万元。

肖恒宇的团队也带来了意想不到的快乐——在为企业解决问题的过程中，他们收集了10万种合金演化结构数据和金属原子之间的相互作用能量数据，进而丰富和完善了他们现有的数据库平台系统。

在过去，有些人习惯于调整他们想要的方向，但研究需要数据多样性来记录偏见和错误的数据。江军坚信，数据是科学研究和行业的共同语言。数据库平台是连接科学研究和行业的桥梁。我们应该产生更高标准的数据来反馈科学研究，并将数据转化为实际生产力。

目前，该团队已经建立了材料基因创新研究平台，建立了亚洲最大的材料数据库平台。

江军介绍，机械化学家平台具有较强的化学智能和广泛的新材料开发能力，涵盖光催化和电催化材料、发光分子、光膜材料等领域，其应用范围将随着平台的升级和扩展而扩大。

永不摆烂，永不应付交差

在每周的小组会议上，江军只需要提出希望机器人解决的问题，学生们就会讨论自己的实施计划。如果设备没有基本的驱动程序，学生们将进行智能升级。后来，在会议上，江军只能坐下来听，甚至不能说话。

令他高兴的是，几位具有交叉学科背景的年轻医生已经成长为团队的支柱：肖恒宇设计软件框架；张百成编写程序，让机器人阅读论文，提出科学假设，形成实验报告和解决方案；赵路远专注于电化学测试，负责开发干燥仪器、光谱仪等硬件驱动程序。

25岁的赵5岁，学习电子科学技术。在她看来，克服科研问题主要取决于毅力。当她和弟弟曹嘉琪一起编写驱动程序时，由于信息掌握不足，她无法准确理解呼叫接口。我们反复联系仪器制造商和代理商，但没有回应。我们决定自力更生。

三周后，他们就像两个机器人。除了吃饭和睡觉，他们还尝试了3000次发送信号、等待反馈和记录响应。他们一点一点地尝试了底层控制逻辑，成功地实现了对机器人的远程控制。

赵路远说：这时，仪器代理商主动找我们，想买我们的驱动程序，我们感到特别自豪。

2021年，该团队自信地开始了机器人的第一次试运行。出乎意料的是，化学设备单独运行正常，但不能在参与系统联合调整时使用。我们发现半夜仍然没有线索。

这时，肖恒宇突然意识到化学设备和机械臂都使用了红外探测设备，可能会相互干扰。因此，他改变了机械臂的方向，轻松解决了问题。

在未来的开发和调试中，类似的仪器设备出现在不同领域和不同系统的代码协议之间。 肖恒宇说：磨合难题，我们通过跨学科思维逐一打破。

当一个计划受挫时，我们不会腐烂或处理差异，而是反复测试，看看哪个链接出了问题。肖恒宇表示，研究合作伙伴具有相似的特点——对流程和技术的坚持。当完成任务时，团队成员总是比自己想得更多，不仅提出了计划，而且还考虑了替换计划和一些不同的选项。

在他看来，从开发测试到改进迭代再到升级，一个实验分支由一个人负责，每个人都成长为全能人才。肖恒宇说，当他致力于科学研究时，所有的知识都是有用的。他一直在自学3D动画。当研究小组拍摄科普电影时，他还安排了分镜头和脚本写作。

肖恒宇曾在宁夏回族自治区海原县第一中学任教。他使用闲置的传感器和其他仪器，建立了两个带学生学习化学、物理和信息的小实验室，以激发孩子们的科学兴趣。他一直梦想着推动更多的年轻人合作开发更高水平、更智能的科研实验平台，让中国的智能化学闪耀世界。

中青报·中青网记者 王海涵 王磊 (来源:中国青年报)

来源： 中国青年报