利物浦大学的研究人员开发出了人工智能驱动的移动机器人，可以以非凡的效率开展化学合成研究。

在《自然》杂志上发表的一项研究中，研究人员展示了使用人工智能逻辑做出决策的移动机器人如何能够以与人类相同的水平执行探索性化学研究任务，但速度要快得多。

这款 1.75 米高的移动机器人由利物浦团队设计，用于解决探索化学中的三个主要问题：执行反应、分析产品以及根据数据决定下一步做什么。

两个机器人以合作的方式执行这些任务，解决化学合成的三个不同领域的问题——结构多样化化学（与药物发现相关）、超分子主客体化学和光化学合成。

研究结果发现，借助人工智能功能，移动机器人可以做出与人类研究人员相同或相似的决策，但这些决策的制定速度比人类快得多，而人类可能需要数小时才能完成决策。

该项目负责人、利物浦大学化学系和材料创新工厂的安德鲁·库珀 (Andrew Cooper) 教授解释说：

“化学合成研究耗时又费钱，无论是物理实验还是决定下一步做什么实验，所以使用智能机器人可以加速这一过程。

“当人们想到机器人和化学自动化时，他们往往会想到混合溶液、加热反应等。这是其中的一部分，但决策至少同样耗时。对于探索性化学来说尤其如此，因为你不确定结果。它涉及基于多个数据集对某事是否有趣的微妙、情境性决策。对于研究化学家来说，这是一项耗时的任务，但对于人工智能来说却是一个难题。”

决策是探索性化学的一个关键问题。例如，研究人员可能会进行几次试验反应，然后决定只扩大那些反应产率高或产品有趣的反应。这对于人工智能来说很难做到，因为判断某件事是否“有趣”且值得研究可能涉及多种背景，例如反应产物的新颖性，或合成路线的成本和复杂性。

Sriram Vijayakrishnan 博士曾是利物浦大学的博士生，也是化学系的博士后研究员，他领导了这项合成工作，他解释说：“当我攻读博士学位时，我手工完成了许多化学反应。通常，收集和计算分析数据所花的时间与设置实验的时间一样长。当你开始自动化化学反应时，这个数据分析问题会变得更加严重。你最终可能会被数据淹没。”

“我们通过为机器人构建 AI 逻辑来解决这个问题。它可以处理分析数据集以做出自主决策——例如，是否继续进行反应的下一步。这个决定基本上是即时的，所以如果机器人在凌晨 3:00 进行分析，那么它将在凌晨 3:01 决定进行哪些反应。相比之下，化学家可能需要几个小时才能浏览相同的数据集。”

Cooper 教授补充道：“与训练有素的研究人员相比，机器人的语境广度较小，因此在目前的情况下，它不会有‘尤里卡！’的瞬间。但对于我们在这里给出的任务，人工智能逻辑在这三个不同的化学问题上做出的决定与合成化学家大致相同，而且它在眨眼间就做出了这些决定。人工智能的语境理解也有很大的扩展空间，例如通过使用大型语言模型将其直接链接到相关的科学文献。”

未来，利物浦团队希望利用这项技术发现与药物合成相关的化学反应，以及二氧化碳捕获等应用的新材料。

本研究使用了两台移动机器人，但对可使用的机器人团队规模没有限制。因此，这种方法可以扩展到最大的工业实验室。