人工智能想要穷举化学反应,探索地球生命如何起源

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据国外媒体报道,格拉斯哥大学化学教授李·克罗宁(Lee Cronin)开发出2个多都可否 运行多个化学实验的人工智能机器人,并利用质谱仪,核磁共振仪和红外光谱仪实时评估反应过程。通过并行运行化学反应,克罗宁希望都可否 减少有机化学家的工作,最终找出无机分子如保形成了有机分子。他将另一方为化学所做的事情等同于希格斯玻色子在粒子物理学中的影响。

克罗宁常常说:“由于帮我求有机化学家随便给我做出2个多新的分子,亲戚亲戚让让我们 是无法做到的。这并后要 由于亲戚亲戚让让我们 愚蠢,并且由于这是2个多愚蠢的请求。亲戚亲戚让让我们 会明确问我哪些地方类型的分子和哪些地方规格。这由于都可否 一周甚至于十年时间,这完后要 在浪费亲戚亲戚让让我们 的时间。”

克罗宁意识到,即使这对人类来说是2个多困难的问提,但对于机器学习机器人来说,完成你这俩 任务由于从不困难。“亲戚亲戚让让我们 都可否 让2个多机器人在如此任何经验的具体情况下现在时候时候开始混合随机化学品,看看会居于哪些地方?换句话说,并且各种混合并观察结果?”克罗宁说道。一些他决定开发2个多。

开发另2个多2个多机器人花了几年时间,第2个多结果发表在《自然》杂志上。机器人由机器学习算法控制,都可否 一起运行二个实验,并利用质谱仪,核磁共振仪和红外光谱仪实时评估反应过程。“我的灵感来自无人机如保使用低成本的传感器进行飞行,”克罗宁说,“并且,我为化学机器人安装了哪些地方地方传感器。”并且,并全是算法对化学反应进行分类。

克罗宁团队的一名化学家首先使用亲核试剂和亲电试剂来训练机器人识别反应。这后要 易于相互反应的化学试剂。对于机器人来说通常是2个多挑战。“化学家们希望赋予机器人亲戚亲戚让让我们 的想法,”克罗宁说,“但我很固执地想要另2个多做。只要看后当我消除偏见后要居于哪些地方,由于我现在很选折 亲戚亲戚让让我们 将发现化学家无法想象的全新反应。”

在论文中,克罗宁和他的团队报告说,如此任何化学数据会告诉机器人哪种化学组合更具反应性,而在初始训练前一天,机器人现在时候时候开始预测大概1,000种化学反应的反应性,精确度为86%。“机器人允许亲戚亲戚让让我们 做的事情基本上是让哪些地方地方最具反应性的发现过程快了几倍,”克罗宁说。“由于说你这俩 机器人到底带给亲戚亲戚让让我们 哪些地方,亲戚亲戚让让我们 所做的并且将化学家的工作量减少90%。”

哪些地方地方预测并且被一位化学家证实,而让克罗宁感到惊讶的是,这也由于了并全是新化学反应的发现。“我问我的同事,他否是 对哪些地方地方发现有把握,由于我对有机化学的了解非常贫乏,”克罗宁说,“我好的反义词没哪些地方地方偏见的由于之一并且由于我在有机化学领域是个白痴。”在未来,克罗宁希望举办一场相似 于加里·卡斯帕罗夫(Gary Kasparov)与深蓝的国际象棋比赛比赛,并且他的机器人将与世界上最好的有机化学家相对抗。

克罗宁的机器人是2个多非常不同的原始项目的间接结果:对生命起源的调查。换句话说,第2个多都可否 组装,克隆和进化的分子是如保从无机物质中自发产生的。“我问过另2个多的问提:第并全是可自我克隆的有机分子是哪些地方,第并全是蛋白质是哪些地方?现在回答哪些地方地方问提非常困难,一些我都可否 开发2个多化学搜索引擎。”在获得第一批结果后,他意识到机器人都可否 用于更实际的用途,比如说发现新的药物和中学物质。

克罗宁认为,在一些方面,升级版的人工智能机器人要比DeepMind开发的人工智能算法更好。“并后要 说DeepMind不好,并且说它是纯粹的算法和模拟。这是2个多非常不同的问提。亲戚亲戚让让我们 的机器人都可否 在具体操作中找到新的东西。亲戚亲戚让让我们 有另2个多2个多都可否 实际展示人类观察和创造力的机器人,由于它找到了亲戚亲戚让让我们 没想到的新东西,“你说。新版本的机器人配备了额外的传感器——如酶分析和光探测器——能助 在特定应用中进行化学发现。

未来,克罗宁希望他的创造发明都可否 成为2个多真正的数字化学家:2个多不仅都可否 发现新的化学物质,优化分子并使其变得更纯净,以都可否 不能 获取分子代码、根据都可否 生产化学品。当然,哪些地方地方应用从理论上讲是巨大的,它们能让亲戚亲戚让让我们 发现和中产从基因定制药物到不不污染环境的新型塑料在内的所有产品。

与预期相反,你这俩 特殊的人工智能机器人从不不让有机化学家失业。“有一些人夸大人工智能是并全是有知觉的东西,”克罗宁说,“事实上,人工智能只不过是并全是回归算法。训练来自化学家。如此化学家,如此人工智能。“

相反,克罗宁认为,机器人不仅都可否 节省从从不的劳动力,还都可否 确保有机化学家都可否 有更多的时间进行充沛成效的研究。相似 ,克罗宁和他的团队由于现在时候时候开始编制2个多失败反应的数据库,这将能助 让化学家不再都可否 重复由于证明不起作用的实验,从而节省更多时间。“从历史上看,亲戚亲戚让让我们 在有机化学方面如此做任何事,”你说,“亲戚亲戚让让我们 前一天现在时候时候开始接触到皮毛。”你说在由于的101000种化合物中,科学家只清楚其中的大概1亿个分子(分子量低于10000)。

“这由于亲戚亲戚让让我们 在超过两百年的时间里制造了如此0.00000000000000000000000000000000000000000000001(10^-52)%的分子。”克罗宁在给《自然》杂志的信中写道,“即使在世界各地工作的所有40万 个化学家都可否 平均每天探索并全是反应条件,并且每位化学家全年后要 昼夜不停地工作,一些最多都可否 探索的新化学反应也并且每年2亿个,其中如此一小次要会产生新的分子。事实上,由于亲戚亲戚让让我们 假设地球上的个人都成为有机化学家并在宇宙的整个生命周期中全程探索化学反应,如此都可否 合成的化合物如此101000种。

与此一起,克罗宁在他关于生命起源的初步研究方面也取得了进展。在他的实验室中,其中2个多机器人正在使用简单的分子进行化学反应,试图自发地制造更繁复的分子。从理论上讲,哪些地方地方分子将表现出克罗宁所谓的“不合理的繁复性”——“会在如此像我另2个多的生活系统干预的具体情况下,自然产生更繁复的分子”。

“在生活中如此制造者,如此创造论者,如此世界及化学,”克罗宁说。“并且,在亲戚亲戚让让我们 的机器人中,好的反义词说亲戚亲戚让让我们 作弊是由于亲戚亲戚让让我们 塞进了一些繁复的化学物质,亲戚亲戚让让我们 知道哪些地方地方化学物质会起作用并给亲戚亲戚让让我们 带来有趣的分子。亲戚亲戚让让我们 现在正在做的是让哪些地方地方分子变得如此简单,看看亲戚亲戚让让我们 如保都可否 实现繁复化。”

克罗宁将他为化学所做的事情等同于希格斯玻色子在粒子物理学上的影响。“我正在为生命的起源建造2个多大型强子对撞机,”你说。这由于会给他的计算机专家团队带来惊喜。“我如此马上告诉亲戚亲戚让让我们 这是该项目的目标,”克罗宁说。“想象一下,告诉2个多博士后,亲戚亲戚让让我们 将防止生命问提的起源问提,亲戚亲戚让让我们 将建造2个多都可否 制造有机分子的机器人。亲戚亲戚让让我们 会疯掉的!”