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連登Nature和Science！迎接「AI+化學」，化學分析實驗室如何革新？
來源：化學加網 2021-10-29
導讀：Chemspeed是實驗室自動化領域的先行者，已經積累了二十多年的技術與經驗。從粉末分配 – 樣品制備 – 合成 – 工藝開發 – 配方 – 應用 – 測試，為產品開發周期的每一步提供全自動解決方案，適用于化學、材料科學、可再生能源和能源、制藥、農用化學品、特種化學品、家庭護理、化妝品和營養行業以及學術界的整個產品開發流程的集成產品開發工作。
近年來，圍繞著「AI+化學」的應用研究層出不窮，AI在新藥研發領域也備受期待。
世界頂級科研期刊《Nature》和《Science》，刊登了不少與之相關的最新研究。如利物浦大學自主研發的 AI 化學家（mobile robotic chemist），8 天完成 688 次實驗，一周時間研究1000種催化配方，并發現了一種新的催化劑，登上《Nature》封面。來自美國麻省理工學院（MIT）研究人員開發了一種結合AI設計合成路線和機器人執行的自動化合成平臺，登上《Science》發表。在國內，據公開信息顯示，華為、騰訊、阿里、百度等企業憑借它們在算法、機器學習等方面積累的技術優勢，紛紛進軍 AI 制藥。華為發布華為云盤古藥物分子大模型，用于輔助新藥研發；阿里與全球健康藥物研發中心合作，開發人工智能藥物研發和大數據平臺；騰訊發布AI驅動的藥物研發平臺云深智藥（iDrug），并向所有技術人員開放；百度成立“百圖生科”，致力于用高性能生物計算和多組學數據技術，加速創新藥物和早篩早診產品的研發。我們可以看到，在「AI+化學」的應用上，學術機構注重計算機技術與自動化的結合，而國內大廠聚焦于云端平臺和算法。然而，以化學為基礎的材料、制藥都是實驗學科，幾乎所有的成果都是建立在大量的實驗基礎上，現階段 AI 技術無法改變這一點。此外，機器學習，分子模型建構需要大量數據，而這些數據源于化學分析實驗。因此，分析化學實驗室的建設依然是重要環節。
那么，迎接「AI+化學」，化學分析實驗室如何革新？在過去的 200 多年，研發化學新材料的方式并沒有真正改變。大量的實驗依靠人力完成。同時，一種新材料或新藥的研發從設計到上市需要 10 年以上的時間，花費上千萬的費用。AI 的發展，讓大家看到希望——將 AI應用到化學領域，加速化合物和新材料的發現。IBM 歐洲研究中心建立的以 AI 驅動的 RoboRXN 化學實驗室是一個成功的案例。這一實驗室融合了云技術、人工智能和自動化高通量實驗工作站，改變了化學家的工作方式，極大的加速了研發效率。科學家可以登錄網絡實驗平臺，繪制他們想要制造的分子化合物框架結構，平臺使用機器學習技術預測所需的成分以及混合順序和最優合成路徑，隨后將指令發送給遠程自動化高通量實驗工作站執行實驗操作，實驗完成后平臺就會將結果發送給科學家。IBM RoboRXN 化學實驗室非常重視實驗室自動化。他們與 Chemspeed technologies 進行合作，定制了自動化高通量實驗工作站。在 IBM 研究人員看來，數據是機器學習模型的核心，自動化高通量實驗工作站能夠提供新的高質量數據，以便構建更好的模型。與此同時，化合物合成操作由實驗平臺自動化完成，將化學家從繁瑣重復的實驗操作中解脫出來，為他們設計和創新留出更多的時間和空間。由此可見，AI需要實驗室自動化的協同。AI的機器學習過程依賴于數據，針對實驗速度，自動化的連續操作保證了為后續分析輸入大量穩定可靠的數據，這是數據分析和機器學習的基礎。如果實驗速度慢，就不足以積累足夠的數據用于分析，如果數據不可靠，那就是垃圾數據，無法用于機器學習和分析。
當 AI 的種子已經撒入化學這塊土地，它是否能開出鮮艷的花，結出人類可食用的果實？在一定程度上取決于實驗室自動化技術。IBM RoboRXN 化學實驗室所使用的自動化高通量實驗工作站，是否適用于分析化學實驗室的建設和革新，答案是肯定的。Chemspeed是實驗室自動化領域的先行者，已經積累了二十多年的技術與經驗。從粉末分配 – 樣品制備 – 合成 – 工藝開發 – 配方 – 應用 – 測試，為產品開發周期的每一步提供全自動解決方案，適用于化學、材料科學、可再生能源和能源、制藥、農用化學品、特種化學品、家庭護理、化妝品和營養行業以及學術界的整個產品開發流程的集成產品開發工作。
與其他單一功能自動化儀器相比，Chemspeed采用模塊化設計，可根據研發需求定制自動化解決方案。以高通量高產出為目標，Chemspeed可選配頂置式稱重分配工具、精密反應器和其他 60 多種自動化工具，并可接入第三方設備，可集成流變儀、離心機、微波設備、GC、HPLC、GPC、NIR、PSD、恒溫器、真空泵等儀器，根據研發需求，集成為特定任務自動化研發系統，或全研發周期自動化系統，組成“研發工廠”，實現實驗全流程的自動化。而這些應用都已得到艾伯維、畢克化學、賽諾菲、默克、歐萊雅等企業的成功驗證。不限于市面上的機械臂抓、舉、移動功能，Chemspeed 機械臂可搭配世界首創全自動頂置式稱重加樣技術，為樣品分配帶來革命性突破。內置頂置式天平，稱重分辨率達0.1 mg，選配復核天平，稱重分辨率可達0.01 mg；支持加樣、稱重、控溫、反應或pH調控等同步進行；滿足各種形態的固體物質和液體物質的分配至任意形狀容器中，如固體（粉末狀、顆粒狀）、液體（常規液體、高粘度液體、膏狀、蠟狀等）。
配套的完整軟件解決方案，可用于實驗設計-執行-分析-報告，還可對整個實驗室進行集中管理，包括實驗臺工作狀態，庫存管理、數據信息等。數字管理，智能運行，使工作流程編輯直觀、實驗過程可視，實驗數據精確完整記錄可追溯，實驗分析報告自動生成，為AI學習積累高質量完整的數據。了解更多Chemspeed的技術要點和應用，可聯系400-6337-656，或關注力揚官方微信公眾號。
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