中国网/中国发展门户网讯 （记者王虔）随着人工智能领域技术不断突破、应用范围不断拓展，如何将其与大数据一起应用于科研范式变革中，成为了科技工作者们高度关注的话题。在这一新兴领域，中国科学技术大学正在让深度依赖“试错法”的化学研究，探寻出“精准之道”。

目标与探索

化学是基础科学中极为重要的一门，是多学科交叉的聚集点和出发地。传统的化学研究范式深度依赖于“试错法”，新物质创制的周期长、成本高，无法实现高效节能，同时大量中间过程细节不明。2023年1月18日，在长期积累的基础上，以中科大化学学科为主体的精准智能化学重点实验室获中科院批准建设，聚焦如何改变化学研究范式，探索建立化学研究的精准化、智能化双驱动模式。“精准化学是化学家的梦想。”实验室主任李震宇教授表示，希望经过一段时间的探索发展，能够把化学研究范式变成以精准化和智能化驱动，通过自主学习和优化反馈，针对复杂反应和体系探索全新路径，找到全局最优解，跳出原有的试错法框架。

李震宇介绍，实验室需要发展面向复杂化学过程和材料体系的基础理论、底层算法及高效并行计算软件，建立可扩展、可兼容的精准表征实验数据体系，发展具有自主操作系统和强大化学智能的机器化学家平台，并在此基础上提出反应新路径，创制新型催化体系，精准调控材料性能，实现突破性技术。“我们希望把实验室建成一个精准智能化学领域国际顶尖的研究机构，形成一个新的精准智能化学的范式，建立我们国家主导的精准化学数据体系和智能化学软硬件标准。”

实践与成果

依托学科研究和实验室的发展，中科大在“精准化学”的寻道之路上开始取得可喜的成果。江俊教授介绍了自己的研究项目——数据智能驱动的机器化学家平台。他表示，在传统范式之下，化学体系研究常常理实脱节，数据智能时代带来了机遇，可以用理论模拟大数据产生可解释的预训练模型，依托应用实践小数据做迁移学习，建立面向复杂体系的“理实交融”模型。在“机器化学家”项目的实践中，江俊和学生们让机器阅读学习了海量的论文，并用自然语言处理工具将信息挖掘出来，形成了结构化的数据，基于此，机器就可对研究问题提出解决假设。然后，在化学家的监督之下，自主开发的操作系统驱动机器人做实验，精度要明显高于人工操作。同时，驱动高通量计算产生理论大数据，通过机器学习形成预训练模型，再以机器实验数据校准，完成精准预测，实现智能化的化学创造。江俊表示，“机器化学家”的培养，是通过海量阅读、多维思考、精准操作、快速迭代、突破经验，科学思维的迭代进化迅速，同时迁移仅需代码复制，方便“科学家”的批量生产。他介绍，未来将赋予机器人对化学过程的感知与预判能力，包括增强看、闻、听、触的环境感知和基于光谱的物质理解能力，开展科学家监督下的机器学习+实验，形成大规模智慧创制平台。希望在2030年，机器化学家能够“进化”为具备创造力的智慧科学家，实现数据与智能驱动的化学研究新范式。

姚宏斌教授近年来一直专注于研究“双碳”背景下电化学储能重大需求问题—高能量密度和高安全性。他表示，电化学储能领域追求的终极目标是全固态锂金属电池，然而目前没有成熟的全固态锂金属电池发布，究其原因，则是已有固态电解质材料在室温离子电导率、易加工性、氧化稳定性、还原稳定性、界面接触性等方面的“不理想”。经过比对研究，姚宏斌团队将目光投向了一个“新家族”——镧系金属卤化物固态电解质。经过大量的模拟计算与实验分析发现，其具备高离子电导率、低活化能，具有低温环境中的工作潜力，同时无需负极界面层修饰，即可实现对锂金属的稳定循环，而且该体系具有强大的可拓展性，面向实际电池应用方面有着非常大的开发潜力。姚宏斌介绍，目前对于新材料的研究还在进行中，“下一步我想通过人工智能的机器学习，让我们的材料设计更精准一点，优化出更好的电解质体系，能够实现更稳定的界面，做出更好的电池。”

人才与未来

人工智能、大数据，看似是“脱离”了人，实则都离不开人的努力；基础研究更是需要人才的培养与投入。李震宇主任介绍，精准智能化学重点实验室团队成员以中科大化学材料科学学院的老师为主，同时也充分发挥多学科交叉和中科院所系结合的优势，目前有固定研究人员99人，除化学与材料科学科外，计算机、人工智能、大数据等方向人员占比15%以上，均以年轻人才为主体。实验室的未来规划是：2025年成为精准智能化学领域国际顶尖研究机构，完成化学研究新范式的要素建设；实现工况下复杂化学过程的精准计算与表征，发展具有自主操作系统和最强大脑的机器化学家平台。到2030年，保持精准智能化学领域国际顶尖地位，形成化学家-智能化学家深度融合的科研新范式；建立精准化学数据体系，主导国际通用的智能化学软硬件标准。

在基础研究人才培养方面，江俊认为，未来化学人才首先要有扎实的基础，在自己专业里把知识的脉络看清楚，迁移到另外一个专业时就能很快掌握其精髓；其次是要有开放的心态，敢于学新的东西。“我们要相信我们的学生比我们更有创造力。”