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告别“试错法”：AI 赋能化学实验开启科研新时代

在传统化学实验的漫长征程中，“试错法”如影随形，新物质制作周期漫长、成本高昂的难题，像沉重的枷锁，束缚着科研创新的脚步。然而，在中国科学技术大学精准智能化学全国重点实验室，一场由人工智能引领的科研范式变革正蓬勃兴起，为化学实验带来了前所未有的曙光。

智能科研新势力：“智能科学家”登场

走进实验室，大模型宛如科研领域的“超级智囊”，为科研工作提供着源源不断的智慧支持；AI 机器人则化身实验室的“主力先锋”，以高效精准的操作推动着实验的进程。这里，一套能够自主设计实验方案、24 小时不间断运转的智能科研基础设施——“智能科学家”，成为了人工智能引领科研范式变革的典型代表。

在实验桌前，一台“智能科学家”正灵活地抬起坚实的机械臂，精准地抓取试管，依次穿梭于液体进样台、磁力搅拌台、烘干工作台之间，有条不紊地进行样品称重、搅拌、离心、烘干等一系列操作。在精准智能化学全国重点实验室的 19 个分布式实验室里，分布着 110 台这样的“智能科学家”。它们凭借自主实验的能力，能够精准完成试剂配置、样品合成、性能表征等一系列复杂操作，并将实验数据实时同步至智能操作系统，为科研人员提供了全面而及时的信息支持。

超越传统：智能机器人的多面本领

这些“智能科学家”的厉害之处远不止于此。除了能够 24 小时不知疲倦地“做”实验，它们还具备自主学习和思考的能力，可以自己“看”论文、“想”方案甚至“学”经验。

在“AICHEM 云平台”上，只需选择“人机对话”功能，提出一个科学问题，便会有四个大模型同时启动，迅速生成答案。科研人员还可以在此基础上进一步设计实验方案，仿佛拥有了一个由众多科学家智慧汇聚而成的“超级大脑”。实验室副主任江俊形象地比喻道：“这就相当于有了一个科学家的大脑。”

智能大脑的诞生：艰难而卓越的征程

这个强大的“智能大脑”的建立并非一蹴而就，而是凝聚了科研团队无数的心血和汗水。最初，为了解决化学领域的一系列难题，科研团队决心打造一个人工智能平台。他们花费了整整三年的时间，像勤劳的“蚂蚁搬家”一样，从浩如烟海的教科书、论文和专利中精心整理出百万条化学数据。同时，他们还积极与本校相关领域的专家合作，将专家们多年的研究经验“灌”进计算机，让“智能大脑”能够理解更为复杂、深奥的化学知识。

机器化学家“小来”：初露锋芒

2021 年，经过不懈努力，机器化学家“小来”正式诞生。它集成了 2 台移动机器人、19 个智能化学工作站和高通量计算系统，具备强大的实验操作能力。日均能够完成 2000 次精准操作，其工作效率抵得上五六名科研人员。

在研发火星制氧催化剂的艰巨任务中，“小来”展现出了惊人的实力。它学习了 5 万多篇相关的化学论文，面对 376 万种配方组合这一看似不可能完成的任务，人类科研团队若进行实验验证需要耗费 2000 年的时间，而“小来”凭借其“智能大脑”，仅用 6 周时间就成功找到了最佳配方，为火星探索的氧气供应问题提供了关键解决方案。

迭代升级：“小临”的诞生与进化

当看到“人工智能 +”为科研创新开辟的新路径后，科研团队并未满足于现状，而是继续砥砺前行。他们为“小来”制作了机械臂，又接入了多个生成式大模型，对其“大脑”和“手臂”进行了全面优化。经过升级的第二代“机器化学家”被命名为“小临”，它以更加卓越的性能和智能水平，继续在科研领域发光发热。

响应国家战略：科研实践落地生根

“十五五”规划建议专章部署“加快高水平科技自立自强，引领发展新质生产力”，明确提出要提升国家创新体系整体效能。在中国科大的精准智能化学全国重点实验室，这一战略部署正转化为实实在在的科研实践。

目前，科研团队对“智能科学家”进行了第三次迭代，将更多领域的科学知识“教”给“智能大脑”，使其进一步升级，成为精通多个学科领域的“全能型选手”。

科研成果斐然：创新应用惠及社会

2024 年，“智能科学家”通过机器阅读和机器实验，成功创制出相变隔热阻燃材料。这种材料应用于新能源电池和消防服中，能够耐受高温，且背面温度始终处于热安全范围，为新能源产业的发展和消防安全提供了有力保障。该成果在 2025 年顺利通过量产型测试和产业验证，目前正在产业中逐步落地应用，展现出巨大的市场潜力和社会价值。

突破地域局限：远程实验加速创新

“智能科学家”不仅在实验室内部发挥着重要作用，还突破了地域的局限，为各领域的科技创新注入了新的活力。通过“AICHEM 云平台”，不同的高校、科研院所可以像在线购物一样轻松“下单”，让这个实验室内的“智能科学家”远程进行实验。这种创新的科研模式，极大地促进了科研资源的共享和合作，加速了科技创新的步伐。

实验室特任教授朱濯缨满怀憧憬地介绍，团队的目标是让机器实现“完全自主科研”。未来，它或许能够通过阅读文献发现全新的科研方向，在人类尚未涉足的领域实现重大突破；即便是非化学专业的研究者，也能借助它的强大功能，轻松完成“从 0 到 1”的物质创制，开启科研创新的新纪元。

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