世界頂級科研期刊《Nature》和《Science》，刊登了不少與之相關的最新研究，如利物浦大學自主研發(fā)的 AI 化學家 (mobile robotic chemist)，8 天完成 688 次實驗，一周時間研究 1000 種催化配方，并發(fā)現(xiàn)了一種新的催化劑，登上《Nature》封面;來自美國麻省理工學院 (MIT) 研究人員開發(fā)了一種結合 AI 設計合成路線和機器人執(zhí)行的自動化合成平臺，登上《Science》發(fā)表。
在國內，據公開信息顯示，華為、騰訊、阿里、百度等企業(yè)憑借它們在算法、機器學習等方面積累的技術優(yōu)勢，紛紛進軍 AI 制藥。華為發(fā)布華為云盤古藥物分子大模型，用于輔助新藥研發(fā)；阿里與全球健康藥物研發(fā)中心合作，開發(fā)人工智能藥物研發(fā)和大數據平臺；騰訊發(fā)布 AI 驅動的藥物研發(fā)平臺云深智藥 (iDrug)，并向所有技術人員開放；百度成立 “百圖生科”，致力于用高性能生物計算和多組學數據技術，加速創(chuàng)新藥物和早篩早診產品的研發(fā)。
我們可以看到，在「AI + 化學」的應用上，學術機構注重計算機技術與自動化的結合，而國內大廠聚焦于云端平臺和算法。然而，以化學為基礎的材料、制藥都是實驗學科，幾乎所有的成果都是建立在大量的實驗基礎上，現(xiàn)階段 AI 技術無法改變這一點。此外，機器學習，分子模型建構需要大量數據，而這些數據源于化學分析實驗。因此，分析化學實驗室的建設依然是重要環(huán)節(jié)。
那么，迎接「AI + 化學」，化學分析實驗室如何革新？
浪潮來襲，選擇實驗室自動化
在過去的 200 多年，研發(fā)化學新材料的方式并沒有真正改變。大量的實驗依靠人力完成。同時，一種新材料或新藥的研發(fā)從設計到上市需要 10 年以上的時間，花費上千萬的費用。AI 的發(fā)展，讓大家看到希望 —— 將 AI 應用到化學領域，加速化合物和新材料的發(fā)現(xiàn)。
IBM 歐洲研究中心建立的以 AI 驅動的 RoboRXN 化學實驗室是一個成功的案例。這一實驗室融合了云技術、人工智能和自動化高通量實驗工作站，改變了化學家的工作方式，極大的加速了研發(fā)效率。
科學家可以登錄網絡實驗平臺，繪制他們想要制造的分子化合物框架結構，平臺使用機器學習技術預測所需的成分以及混合順序和*合成路徑，隨后將指令發(fā)送給遠程自動化高通量實驗工作站執(zhí)行實驗操作，實驗完成后平臺就會將結果發(fā)送給科學家。
IBM RoboRXN 化學實驗室非常重視實驗室自動化。他們與 Chemspeed technologies 進行合作，定制了自動化高通量實驗工作站。在 IBM 研究人員看來，數據是機器學習模型的核心，自動化高通量實驗工作站能夠提供新的高質量數據，以便構建更好的模型。與此同時，化合物合成操作由實驗平臺自動化完成，將化學家從繁瑣重復的實驗操作中解脫出來，為他們設計和創(chuàng)新留出更多的時間和空間。
由此可見，AI 需要實驗室自動化的協(xié)同。AI 的機器學習過程依賴于數據，針對實驗速度，自動化的連續(xù)操作保證了為后續(xù)分析輸入大量穩(wěn)定可靠的數據，這是數據分析和機器學習的基礎。如果實驗速度慢，就不足以積累足夠的數據用于分析，如果數據不可靠，那就是垃圾數據，無法用于機器學習和分析。
當 AI 的種子已經撒入化學這塊土地，它是否能開出鮮艷的花，結出人類可食用的果實？在一定程度上取決于實驗室自動化技術。
實驗全流程自動化解決方案
IBM RoboRXN 化學實驗室所使用的自動化高通量實驗工作站，是否適用于分析化學實驗室的建設和革新，答案是肯定的。
Chemspeed 在實驗室自動化領域已經積累了二十多年的技術與經驗。從粉末分配 – 樣品制備 – 合成 – 工藝開發(fā) – 配方 – 應用 – 測試，為產品開發(fā)周期的每一步提供全自動解決方案，適用于化學、材料科學、可再生能源和能源、制藥、農用化學品、特種化學品、家庭護理、化妝品和營養(yǎng)行業(yè)以及學術界的整個產品開發(fā)流程的集成產品開發(fā)工作。
與其他單一功能自動化儀器相比，Chemspeed 采用模塊化設計，可根據研發(fā)需求定制自動化解決方案。
以高通量高產出為目標，Chempseed 可選配頂置式稱重分配工具、精密反應器和其他 60 多種自動化工具，并可接入第三方設備，可集成流變儀、離心機、微波設備、GC、HPLC、GPC、NIR、PSD、恒溫器、真空泵等儀器，根據研發(fā)需求，集成為特定任務自動化研發(fā)系統(tǒng)，或全研發(fā)周期自動化系統(tǒng)，組成“研發(fā)工廠”，實現(xiàn)實驗全流程的自動化。而這些應用都已得到艾伯維、畢克化學、賽諾菲、默克、歐萊雅等企業(yè)的成功驗證。
不限于市面上的機械臂抓、舉、移動功能，Chemspeed 機械臂可搭配全自動頂置式稱重加樣技術，為樣品分配帶來革命性突破。
內置頂置式天平，稱重分辨率達 0.1mg，選配復核天平，稱重分辨率可達 0.01mg；支持加樣、稱重、控溫、反應或 pH 調控等同步進行；滿足各種形態(tài)的固體物質和液體物質的分配至任意形狀容器中，如固體 (粉末狀、顆粒狀)、液體 (常規(guī)液體、高粘度液體、膏狀、蠟狀等)。
配套的完整軟件解決方案，可用于實驗設計-執(zhí)行-分析-報告，還可對整個實驗室進行集中管理，包括實驗臺工作狀態(tài)，庫存管理、數據信息等。數字管理，智能運行，使工作流程編輯直觀、實驗過程可視，實驗數據精確完整記錄可追溯，實驗分析報告自動生成，為 AI 學習積累高質量完整的數據。
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