对于很多化学家(当然也包括其他实验科学)来说,做实验是件让人又爱又恨的事情。笔者曾短暂从事过有机合成实验,其中的每个步骤都可能让人绝望。为什么一个看似简单的反应,每篇文章的条件都不一样,我要选择哪个?为什么文献看似轻巧地获得了漂亮的白色粉末,我得到的却是黑乎乎的一坨,产率还巨低?为什么过柱子的“水流”似乎永远没有尽头,好不容易得到的一管产物却不纯?
当我把这些问题抛给过来人时,他微微一笑,回答道:孩子,实验是门手艺,也是门玄学,慢慢磨吧。当时就梦想着,这些琐碎的事情能自动完成就好了。幸运的是,现在梦想将要照进现实。
随着人工智能、机器学习、机器人学等领域飞速发展,化学家越来越有可能从繁琐、低效、危险的实验工作中解放出来。算法进步:AI比你更高效。在海量数据中提取规律,寻求最优解的工作,人工智能或许比人类更优秀。
制药公司是最早开始使用人工智能(包括其前身人工神经网络)提高效率的工业领域。早在半个世纪前,药物化学家就开始用人工神经网络进行药物设计。从20世纪90年代开始,大型制药公司基本上都会使用定量构效关系QSAR指导药物开发。技术再进步:AI走进实验室。不管人工智能的预测多么精准,实验结果才是衡量一切的标准。而真正让很多化学家头疼的也是完成或枯燥或危险的实验。
2020年7月,利物浦大学的研究人员发布了一款AI实验机器人,并登上了Nature封面。
两种质疑的声音。一种是质疑AI化学家是不是真的行?另一种则是反过来质疑它会不会太行了,最终取代人类化学家?针对质疑的声音,美国化学会官方媒体C&EN曾经做过在线调查,约有45%的受访者认为AI在化学研究领域的风潮存在炒作现象。其中最令人担忧的恐怕就是体系的拓展性,即实用性。
化学家经常碰到“换一个体系结果完全不同”的事情,而公开发表的文章往往会挑选最佳结果。因此,AI化学家的能力还需要更多实践检验。不过AI完全取代人类进行科学研究似乎还有很长的路要走,且这条路不一定有尽头。
未来AI会发展成什么样子,笔者无法预测。不过现在,AI化学家会是人类化学家的好帮手。