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人工智能科研机器要来了?2024-04-23 18:31:25

  ◎本报记者 张梦然

  人工智能(AI)复现一项诺贝尔化学奖成就,人工需要多久?

  答案:4分钟。科研这甚至比阅读完这篇文章的机器时间都短。而且AI无需反复实验,人工一次就成功。科研

  这个由GPT-4驱动的机器“AI化学实验室”,被命名为“Coscientist”,人工由来自美国卡内基梅隆大学和翡翠云实验室的科研研究团队共同创建。相关研究结果发表于最新一期《自然》杂志上。机器

  有评论称,人工自此之后,科研人类探索化学世界的机器方式,可能产生巨大革新。人工

  AI自己学习做实验

  Coscientist结合了大型语言模型、科研互联网和文档搜索的机器能力。它首先从互联网、文档数据等来源检索化合物的公开信息;然后通过学术期刊、维基百科、美国化学会等途径进行学习;最后根据学到的信息指导自己的行动,设计、规划和执行真实世界的化学实验。

  系统以GPT-4为基础,可通过调用4个命令(谷歌、Python、文档和实验)来规划实验。除了最后一个执行命令外,谷歌命令负责在互联网上进行搜索,Python命令负责执行代码,而文档命令则负责检索和总结必要的文档,这些命令还可以执行子操作。

  研究团队对Coscientist的表现进行了多轮测试。其中,为了检验它设计化学反应流程的能力,团队要求它通过检索与学习,分别生成阿司匹林、对乙酰氨基酚和布洛芬等药物分子。

  4分钟做个诺奖研究

  研究团队对Coscientist的最终考验,是让它复现诺奖研究。

  2010年,诺贝尔化学奖授予3位化学家,以表彰他们提出钯催化交叉偶联反应。这类反应的实用度非常高,因为其可高效构建碳-碳键,轻易生成许多难以合成的物质。在制药领域,这类反应可以在炎症、哮喘等多类疾病的新药开发中展现实力。而在电子工业、先进材料等领域,钯这类反应也能得到广泛应用。

  Coscientist交上的答卷非常漂亮。在确定两种反应所需的化合物之后,它准确计算了所需的剂量,并对移液机器人进行自主编程来开启反应。整个过程只用了不到4分钟。结果,反应后的透明液体样本中成功发现了目标产物,对样本的分析也表明复现成功。

  “自动化科研”即将到来

  这项成果表明,人类已能有效地利用AI提高科学发现的速度和数量,并可改善实验结果的可复制性和可靠性。

  论文通讯作者、美国卡内基梅隆大学研究人员盖比·葛姆斯表示,人们可拥有自主运行的系统,去发现新的现象、新的反应、新的思想。而科学中的尝试、失败、学习和改进的迭代过程,可通过AI大大提速。这本身就将是一场巨大变革。

  美国国家科学基金会化学部主任戴维·伯科威茨认为,该团队成功构建了一种高效的“实验室伙伴”。将各个组成部分巧妙地融合在一起,最终的成果远远超越了各个部分单独的贡献。

  在同时发表的新闻与观点文章中,葡萄牙里斯本大学药学院阿娜·劳拉·迪亚斯和迪亚戈·罗德里吉斯认为,Coscientist是人类朝着建立自动化实验室迈出的关键一步。

  不过,研究人员也指出,Coscientist尚有一些局限性。例如,它有时会出现化学反应不正确的情况。但目前它可通过使用复杂的提示策略(如思维链和思维树)以及增加化学数据进行自我纠正。

  还需要注意的是,现实世界中的研究问题,很多都比这一研究中的实验复杂得多。有些研究涉及化学以外的学科概念,如药物开发中需应用到的生物学。Coscientist目前还无法解决这一领域的复杂问题。