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一個(gè)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟發(fā)現(xiàn)了一種能以創(chuàng)紀(jì)錄效率發(fā)射藍(lán)色激光的化合物。圖片來(lái)源：JASON HEIN

本報(bào)訊 誰(shuí)還需要科學(xué)家呢！一個(gè)由6個(gè)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室組成的全球聯(lián)盟，正在嘗試尋找新的激光材料。而這些材料從合成到測(cè)試，都是在人工智能（AI）的監(jiān)管下完成的。

5月16日，研究人員在《科學(xué)》上發(fā)表文章，報(bào)道了由上述工作合成的一種能以創(chuàng)紀(jì)錄效率發(fā)射激光的化合物。它連同該聯(lián)盟近期的其他成果表明，在某些領(lǐng)域，自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室能超越最優(yōu)秀的科學(xué)家，找到被人類錯(cuò)過(guò)的發(fā)現(xiàn)。

未參與該研究的美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)化學(xué)工程師Milad Abolhasani也開(kāi)發(fā)了一個(gè)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室。在他看來(lái)，后者已經(jīng)跨越了概念驗(yàn)證演示階段，“它們已經(jīng)開(kāi)始將科學(xué)邊界推向一個(gè)新的高度”。

通常情況下，創(chuàng)造新分子和新材料的過(guò)程緩慢而乏味。研究人員不僅要探索制造分子的無(wú)數(shù)“配方”，還要摸清不同反應(yīng)條件。他們必須在每一個(gè)步驟中測(cè)試新化合物，并評(píng)估擴(kuò)大生產(chǎn)和將材料組裝成設(shè)備的方案。

過(guò)去10年間，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)利用機(jī)器人使許多重復(fù)的步驟自動(dòng)化。例如，2015年，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校的化學(xué)家Martin Burke推出了一種合成小分子的自動(dòng)化系統(tǒng)。后來(lái)，通過(guò)引入AI，研究人員添加了反饋回路，使新化合物的表征數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)下一步的合成。而發(fā)現(xiàn)新材料并將其組裝成設(shè)備則需要機(jī)器人在更多步驟中實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，但很難在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)擁有所有的工具，完成所有的步驟。

在新的研究中，Burke和加拿大多倫多大學(xué)理論化學(xué)家Alán Aspuru-Guzik決定，將不同實(shí)驗(yàn)室的不同功能結(jié)合起來(lái)。“我們想建立一個(gè)由多個(gè)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室組成的自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室。”Aspuru-Guzik說(shuō)。

于是，Burke和Aspuru-Guzik與韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究所、英國(guó)格拉斯哥大學(xué)、加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)以及日本九州大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室合作，專注于一個(gè)特定的目標(biāo)：發(fā)現(xiàn)可以發(fā)射高純度激光的有機(jī)化合物。這種材料可以制成薄而柔軟的發(fā)光薄膜，為先進(jìn)的顯示器和電信設(shè)備供能。

在研究過(guò)程中，格拉斯哥大學(xué)和不列顛哥倫比亞大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室制作了許多方糖大小的材料結(jié)構(gòu)塊，被送到Burke和Aspuru-Guzik的研究小組，并在那里被機(jī)器人以不同的組合方式編織成候選發(fā)射器。之后，所有這些候選發(fā)射器都被送往多倫多，在那里，其他機(jī)器人表征了其在溶液中的發(fā)光特性。對(duì)于表現(xiàn)最好的候選發(fā)射器，不列顛哥倫比亞大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室確定了合成和純化制造設(shè)備所需的大量物質(zhì)。隨后，這些材料以幾克為單位被分批運(yùn)往九州大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，在那里被整合到工作激光器中進(jìn)行性能測(cè)試。

上述整個(gè)操作流程都由一個(gè)基于云的AI平臺(tái)監(jiān)督。該平臺(tái)從每次實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，并將反饋數(shù)據(jù)納入后續(xù)迭代中。由于要及時(shí)將化合物運(yùn)往世界各地的實(shí)驗(yàn)室，因此這一過(guò)程的瓶頸主要在物流運(yùn)輸上。

最終，合作取得了回報(bào)。該研究產(chǎn)生了621種新化合物，其中21種可以與最先進(jìn)的激光發(fā)射器相媲美，還有一種甚至比其他任何有機(jī)材料能更有效地發(fā)射藍(lán)色激光。

美國(guó)斯克利普斯研究所化學(xué)工程師Donna Blackmond說(shuō)，新化合物發(fā)現(xiàn)的速度“非常快”，Burke等人的方法能比平時(shí)更快地找到優(yōu)秀候選發(fā)射器。（徐銳）