未來(lái)只需“照藥開方”

馬大為認(rèn)為，上述變化對(duì)化學(xué)合成來(lái)說(shuō)，意義非常重大。因?yàn)閷��?lái)人工智能程序可能像“傻瓜機(jī)”一樣，科研人員在進(jìn)行化學(xué)合成時(shí)只需按照它的推薦“照藥開方”。

過(guò)去，了解一個(gè)化學(xué)反應(yīng)條件是否可行，就是不斷試錯(cuò)的過(guò)程。需要人工一個(gè)一個(gè)去測(cè)試，包含大量的重復(fù)性勞動(dòng)。如今，可以利用人工智能對(duì)化學(xué)反應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速檢測(cè)，然后在機(jī)器上進(jìn)行通量的反應(yīng)條件測(cè)試，整個(gè)系統(tǒng)一天可以做上千個(gè)反應(yīng)條件的測(cè)試。換成人工，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里每天做20個(gè)化學(xué)反應(yīng)測(cè)試就已經(jīng)很不錯(cuò)了。

馬大為告訴記者，一些大型制藥公司已經(jīng)將人工智能用于輔助設(shè)計(jì)化學(xué)合成路線，成為此類技術(shù)的第一批用戶。除了藥物研發(fā)，新材料研發(fā)等包含化合物合成的領(lǐng)域都可利用人工智能進(jìn)行化學(xué)合成路線推薦。

“將來(lái)，合成以往不存在的分子就像蓋房子一樣，先讓人工智能把藍(lán)圖描繪出來(lái)，研究人員只要按著藍(lán)圖去搭建就行。”馬大為說(shuō)。

李承輝也認(rèn)為，人工智能在化學(xué)領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀椤Ｔ谒�看�?lái)，未來(lái)化學(xué)領(lǐng)域的人工智能應(yīng)用將像人工智能醫(yī)生一樣，它能夠掌握和消化海量合成方法、合成路線、材料結(jié)構(gòu)和性能等，科研人員做化學(xué)合成研究時(shí)，它可以幫助分析和解決很多問(wèn)題。

不過(guò)總的來(lái)說(shuō)，人工智能扮演的角色仍是輔助性的。它可以將化學(xué)研究人員從繁重的手工勞動(dòng)中解放出來(lái)，并為他們的研究提供一些參考和借鑒。但其推薦的結(jié)果也需要研究人員利用專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)去判斷，哪些是真正可行的。

此外，人工智能推薦化學(xué)合成路線目前仍處于模型機(jī)階段。馬大為認(rèn)為，化學(xué)研究人員需要不斷地為人工智能提供一些創(chuàng)新策略，推動(dòng)人工智能系統(tǒng)不斷優(yōu)化，后者再反過(guò)來(lái)推動(dòng)化學(xué)研究人員進(jìn)行更深入的研究。

人工智能機(jī)器人助力快速發(fā)現(xiàn)新分子

早在去年，英國(guó)格拉斯哥大學(xué)的化學(xué)家們已經(jīng)討論了如何訓(xùn)練一個(gè)人工智能有機(jī)化學(xué)合成機(jī)器人來(lái)自動(dòng)探索大量的化學(xué)反應(yīng)。

這種“自我驅(qū)動(dòng)”的系統(tǒng)以機(jī)器學(xué)習(xí)算法為基礎(chǔ)，可以發(fā)現(xiàn)新的反應(yīng)和分子，允許利用數(shù)字化學(xué)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)定位感興趣的新分子，而不是局限于一個(gè)已知的數(shù)據(jù)庫(kù)和常規(guī)的有機(jī)合成規(guī)則。其結(jié)果可能降低發(fā)現(xiàn)新的藥物分子、新化學(xué)產(chǎn)品（包括材料）、聚合物及用于高科技應(yīng)用（如成像）分子的成本。

研究小組通過(guò)使用18種不同的起始化學(xué)物質(zhì)的組合來(lái)模擬大約1000種反應(yīng)，展示了該系統(tǒng)的潛力。在探索了大約100種的可能反應(yīng)后，機(jī)器人能夠以超過(guò)80％的準(zhǔn)確率預(yù)測(cè)出哪些初始化學(xué)物質(zhì)的組合應(yīng)該被探索以產(chǎn)生新的反應(yīng)和分子。通過(guò)探索這些反應(yīng)，他們發(fā)現(xiàn)了一系列以前不為人知的新分子和反應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)了4個(gè)新反應(yīng)，其中一個(gè)反應(yīng)被歸入已知最獨(dú)特反應(yīng)的前1％。

研究者表示，這種方法是化學(xué)數(shù)字化的關(guān)鍵一步，它將允許對(duì)化學(xué)空間（chemical space）進(jìn)行實(shí)時(shí)檢索，從而幫助新藥物的發(fā)現(xiàn)，并削減成本，節(jié)省時(shí)間，提高安全性，減少浪費(fèi)，幫助化學(xué)進(jìn)入一個(gè)新的數(shù)字時(shí)代。