AI 驱动移动机器人提升化学合成效率
人工智能（AI）驱动的机器人正在改变传统实验方式。英国利物浦大学的研究团队开发了一种'智能实验室'——模块化的移动机器人平台，它可以在实验室中自由移动、自动添加试剂，还能自助分析数据、筛选结果，尤其在使用有机溶剂和处理危险试剂的实验中表现出色。
该机器人化学家在 8 天内进行了近 700 次催化实验，全天候不停歇工作。研究团队展示了该系统在超分子化学和药物化学等领域的应用，大幅提升了实验效率，推动化学合成进入一个'智能化'的新阶段，为探索化学反应机制和开发新药物带来了全新的可能。
研究发现，这一由 AI 驱动的移动机器人不仅能够做出与人类研究人员相同或相似的决策，而且速度比人类要快得多。
'它可以处理分析数据集，然后做出自主决策 — 例如，是否继续进行反应的下一步。这个决定基本上是即时的，所以如果机器人在凌晨 3:00 进行分析，那么它将在凌晨 3:01 决定进行哪些反应。相比之下，人类化学家可能需要几个小时后才能浏览相同的数据集。'
相关研究论文以 "Autonomous mobile robots for exploratory synthetic chemistry" 为题，已发表在权威科学期刊 Nature 上。
该论文的通讯作者、利物浦大学化学系教授 Andrew Cooper 表示：'无论是在物理实验方面，还是在决定接下来要做哪些实验方面，化学合成研究都既耗时又昂贵，智能机器人为加速这一进程提供了一种途径。'
模块化与智能化的完美融合
在传统的化学合成中，复杂的实验往往涉及多种试剂和步骤，需要高度精准的手动操作，不仅危险而且繁琐，数据分析也极具挑战性。现有的静态机器人平台缺乏灵活性，难以满足多步骤化学反应的复杂要求。
为此，研究团队开发了一个由多模块单元组成的高度集成且智能化的化学实验平台，为机器人赋予更高的灵活性。
该系统基于 KUKA 机器人平台构建，定位精度可达 ±0.12 毫米，并配备了激光扫描仪和力传感器等各种传感器，能精确完成实验室操作。
系统的核心控制单元是智能自动化系统控制面板（IAS - CP），采用 ZeroMQ 通信协议，可以将实验室的各种仪器模块（如合成反应平台、UPLC–MS（超高效液相色谱—质谱）和 NMR（核磁共振）等）无缝连接，实现实验数据的实时传输与自主分析。
IAS-CP 可通过广播向各实验模块传递指令，对多台仪器进行高效调度，灵活控制实验进程，且支持非专业用户进行简单操作，这种灵活性使其在多步骤化学反应中的应用能力大大提升。
不止是实验执行者，更是数据分析师
在这项研究中，整个实验流程中，IAS-CP 控制机器人完成从试剂添加到溶剂蒸发、搅拌加热等操作。机器人会实时取样，将样品送至 UPLC–MS 和 NMR 等分析仪器进行监测，并通过启发式算法筛选合适的化合物，进一步进行反应或分析，构建出接近自主探索的工作流程。
应用于超分子化学和药物化学的筛选
在超分子化学的实验中，这一机器人系统展现出了强大的筛选能力。超分子化学研究的对象是多个分子通过非共价相互作用形成的复杂体系。这类实验往往生成多种混合分子结构，且分子结构和性质具有高度的多样性和复杂性。
研究团队通过启发式筛选算法结合超高效液相色谱 - 质谱（UPLC - MS）和核磁共振（NMR）两种分析手段，成功识别出多个具有潜在价值的分子结构。
在某些情况下，尽管分子在 UPLC–MS 测试中未通过，NMR 的分析结果却显示其具有独特的研究价值。系统得以迅速捕获这些'异常分子'，为后续研究提供了新的线索。
