再登《Nature》封面！可灵活移动的机器人每天工作 21.5 小时，8 天发现新催化剂材料
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2019 年，利物浦大学研究团队自研一款 AI 机器人化学家。外观由固定基座和一只灵活机器手臂构成，可使用精密的实验室装置，独立研究。
据了解，AI 机器人化学家在研究方面发挥重要作用，可完成数千种催化剂筛查，并发现可撷取氢的催化剂材料，更重要的是效率惊人，可在一周内研究 1 千种催化剂配方，这相当于一名博士生 4 年的工作量。当时这发明还登上《Nature》封面。
最新一期《Nature》封面再次发现这位机器人化学家，不过是全新升级版，不仅可像人类自由穿梭于实验室，且还能一周工作 7 天，一天工作 21.5 小时，高强度不会累。余下 2.5 小时还是用来充电，工作时长远超过人类。
最重要的是，它比人类还聪明，自己发现一种新型催化剂材料。
聪明又能干的机器人化学家
利物浦大学研究团队经过一年研究改造，现在 AI 机器人化学家已具备人形特征，身高 175 公分，体重 400 公斤。虽然体重较重，但动作一点也不笨重。之前 AI 化学家只能固定位置，透过灵活的手臂做实验，现在它可以自己滑动了。
AI 机器人与人类最大差别是，工作效率非常高，且昼夜不停。最近的研究，这位化学家 8 天工作 172 小时，移动 319 次，完成 6,500 次操纵，相当于走了 2.17 公里，正常人类最长工作 88 小时，还是超负荷状态。
▲ 不分昼夜，活脱脱的工具人。
另外，AI 机器人化学家能使用实验室所有装置，不需要指导。成员之一班杰明‧伯格（Benjamin Burger）博士介绍，它的思考可达到 10 个维度，实验室所有基础工作都能独立执行，如秤量固体，配置液体，除去容器空气，执行催化反应及定量反应产物等。
这虽然还不能成为真正意义的化学家。称 AI 机器人为化学家是因为它不局限在机器劳动，而迈向自主研究阶段。最近的实验，它首次发现一种高活性催化剂。
实验室负责人安迪‧库珀（Andy Cooper）教授介绍，“它不只是实验室机器，而是超强团队成员”。
目前最大的挑战是让系统坚固耐用。伯格说：“如果要长期自主工作，平稳进行数千次精细操作，每项工作的出错率要极低。但一旦目标达成，与人类操作员相比，机器人犯的错要少得多。”
自主发现高活性催化剂
AI 机器人化学家是 Andy Cooper 实验室与 Leverhulme 功能材料设计研究中心联合开发的新计划，一直希望透过现代电脑技术的力量改变新材料的发现过程。
这点与库珀不谋而合。我们知道，生物、化学领域有数以亿计的化合物分子，规模和复杂性一直是实验室难以克服的问题。
库珀团队认为，机器人可在这方面发挥独特优势，透过 AI 技术在广阔、未经开发的化学空间高效探索，挖掘潜在新型材料。由于样品类别、仪器和测量多样性的要求，库珀团队开发 AI 机器人化学家主要用来搜索、筛查和发现能从水中撷取氢气的光催化剂。
最近经过 688 次实验后，AI 化学家首次发现比原始配方活性高 6 倍的光催化剂混合物。
它是如何发现的？AI 机器人化学家首要目的是不断提高光催化剂 P10 /L-cysteine（半胱氨酸）系统的 HER（自动析出氢气率）。研究人员使用 5 种假设训练它。
分解催化剂之前，它的基本工作流程是：将空样品瓶载入固体配置站，然后在气相色谱仪台装上新样品分析。最后根据结果，将完成样品存入对应的输入站。
AI 机器人的工作环境和装置与人类并无不同，包括 GC、气相色谱仪、输入站等，AI 机器人化学家能透过雷射扫描和触摸回馈系统甄选和回馈位置、仪器和药物。
研究人员介绍，试验关键在于 AI 化学家内建贝叶斯搜索演算法，但根据前一次实验结果确定下一步最佳试验方式，经过优化训练后，最终发现这款高活性新型光催化剂材料。
据了解，实验的复杂程度与变数成级数关系，人类往往因处理变数较少，局限在狭窄范围内，AI 机器人化学家的探索空间包含 11 个变数，相当于机器人大脑在 10,800 万个候选实验的 10 维空间搜索。
要强调的是，AI 机器人出色的效能表现，并非为了超越人类，而是辅助人类完成研发。库珀表示，“研发战略目标是使研究人员自动化，而不是使仪器自动化。AI 机器人的弹性和创造性，有助于解决问题和改变工作方式，为研究人员挪出更多时间创造性思考。”
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（本文由 雷锋网 授权转载；首图来源：利物浦大学）
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