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人工智能会让化学家失业吗?“最强大脑”们有不同看法 | 2021世界顶尖科学家论坛

人工智能已经对众多科研领域产生了深远影响,例如,在蛋白质折叠领域,AI已经超越了人类。2013年麦克阿瑟天才奖得主菲尔·巴兰教授直言,机器人“会让化学合成研究失去灵魂”。

图说:新民晚报记者 徐程 摄

人工智能已经对众多科研领域产生了深远影响,例如,在蛋白质折叠领域,AI已经超越了人类。那么,在化学领域,会出现AI化学家吗?在11月1日举行的世界顶尖科学家化学合成论坛上,四位“最强大脑”从不同角度做出回答。

机器人会让化学合成研究失去灵魂

传统有机合成模式,需要大量经验积累以及成本和实验人员。“人工智能”和“机器人”已经被引入,但由于化学合成的复杂性,尚未真正走入普通实验室。

在中国科学院院士、中科院上海有机化学研究所研究员马大为看来,“机器人化学家”也许更适合在制药公司工作。“因为它们只是重复合成化合物,没有那么大的挑战性;但对天然产物合成会遇到问题,需要重新设计合成路径。”

“人工智能或许可以为一个目标分子预测一百多个不同的路径,其中一些是好的,但许多只是垃圾。所以它是有帮助的,但不是必须的。”马大为说。

2013年麦克阿瑟天才奖得主菲尔·巴兰教授直言,机器人“会让化学合成研究失去灵魂”。化学合成与人工智能的结合并不是想象中的那么容易。某种程度上,化学合成的灵魂恰恰在于其不可预测性。“最大难题在于合成化学不像预测火箭发射的轨道、晶体管设计或电路设计那样稳定,某些化学反应的底物会有很多奇怪的习性,阻碍着智能化研究的成功。”巴兰预测,在计算机能够发明新的规则和新的反应,做出真正的变革之前,还有很长的路要走。

巴兰期待的方向,是人工智能与人的融合:“想象一下,在人的脑后有一个USB接口,正在与天空中的一台大型计算机互动,人类大脑中内置了谷歌学者,可以有多大的创造力。”

比起前两位,2019年沃尔夫化学奖得主约翰·哈特维希对AI的前景更乐观一些。对照AI在语音识别、自动驾驶等领域的显著进步,哈特维希提出:“化学合成领域,机器人和人工智能发展将是急速的曲线还是平坦的曲线?”最后,哈特维希教授提出梦想,有一天,化学家会有个机器人,它会自动收集数据并分析。

诺奖得主分享前沿研究

我们生活中的许多事物都受到合成化学的影响——食物就需要一个大型的化学合成过程,即生产氨;汽车重量的减轻,依靠的是生产新材料来取代金属和提高耗油效率,这和材料合成相关;那些能在关键时刻救命的药品,也来自合成化学。除了畅聊AI与机器人在化学合成领域的前景,四位顶尖科学家也展开介绍了各自在合成化学领域的研究进展与新的体会。

菲尔·巴兰分享了自己参与启动的研究项目。他基于合成有机电化学研发了ElectraSyn 仪器以产生新的波形,即快速交替极性,这体现了一种新的化学选择性,是目前已知的科学方法或其他电化学方法都无法整体上实现的新发现,这让实验过程从九步缩短到了两步,并应用于蛋白质降解这类新兴的领域中。

马大为也从效率的角度关注到了化合物合成过程中的难题。他参与生产的一种基于海洋菌种的抗癌药能将合成步骤简化为26步;从成本和和环保的角度出发,他和他的团队研制的第二代配体,草酸二酰胺在运用到芳基溴和淟化物上时,能有效减少催化剂的加载,并同时降低反应温度,这一创新受到了合成化学界的广泛认可。展望未来,马大为院士期待能有更多的学生和博士后投入到相关研究中,并将人工智能运用于化学合成研究的未来。

“点击化学”是高效、绿色化学反应的典型代表之一,2001年诺贝尔化学奖得主巴里·夏普莱斯在演讲中介绍了“点击化学”合成的最新进展。六氟化硫交换是点击化学的一个类别,通过六氟化硫连接枢纽实现模块单元的共价连接,合成了四氟化亚硫酰衍生的具有螺旋结构的可靠聚合物。

约翰·哈特维希则阐述了技术带来的机遇和其他可能性。从技术角度出发,他肯定了化学以外的数据科学和计算机科学的进步在化学领域的潜力,也相信将来的可持续性研究能帮助避免浪费和生成有毒的试剂;从材料角度出发,研制电子材料、通过新反应研制聚合物以及将废弃的塑料转化成有用的材料都是值得展望的议题。提到化学合成中的新方向,约翰认为其中之一就是研究分子核心中的新结构、新框架和新组合。那些曾经被有机化学忽略的元素如非贵金属,也都被约翰视为未来值得探索的合成方法。

来源:新民晚报

原标题:人工智能会让化学家失业吗?“最强大脑”们有不同看法 2021世界顶尖科学家论坛

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