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人工智能“合作科学家”成功独立完成化学实验
近日,美国卡内基梅隆大学的一组研究人员完成了一个划时代的实验。他们设计并测试了一个名为“合作科学家”(Coscientist)的人工智能系统,使其能够独立规划和执行复杂的化学实验。这是首次由非有机智能独立完成人类发明的这一复杂反应。
这个研究小组的带头人加布·戈麦斯(Gabe Gomes)表示,“这是首次一个非有机智能计划、设计并执行了这个由人类发明的复杂反应。”他们的研究成果发表在《自然》杂志上,
展示了人工智能辅助科学发现的巨大潜力,不仅能加快科学发现的速度,还能提高实验结果的可重复性和可靠性。
这个名为“合作科学家”的人工智能系统,具备进行科学研究的所有关键功能。它能在公开文献中搜索信息,读取技术手册了解如何控制机器人设备,编写代码进行实验,并分析结果判断什么有效什么无效。为此,研究小组测试和整合了多种大规模语言模型,包括OpenAI的GPT系列,以及多种软件模块。
a, 各种 LLM 在化合物合成基准上的比较。b, 两个生成的硝基苯胺合成实例。 c, 两个生成的布洛芬合成实例。UV：紫外线
在一系列测试中,“合作科学家”展示了从理论到实践的强大能力。它能够准确规划合成常用药物如阿司匹林和布洛芬的化学程序;它能编写代码控制实验室机器人进行操作;它甚至在不到4分钟的时间内,就通过搜索维基百科等公开信息,设计出了实验方案,并在首次尝试中成功完成了复杂的铂催化偶联反应。这些被称为铜催化偶联反应的化学方法,曾因其在药物和有机半导体开发中的重大作用,而为发明者铃木章、Richard Heck和根岸英一赢得2010年诺贝尔化学奖。
研究小组成员之一的Robert MacKnight 在见证“合作科学家”的表现后表示:“对我来说,最大的‘发现’时刻是看到它询问了所有正确的问题。”事实上,这个人工智能系统就像一个勤奋好学的研究助手,它查阅维基百科等各种公开文献,思考实验方案,并在实践中不断纠正自己的代码,最终独立获得了理想的实验结果。
卡内基梅隆大学的加布·戈麦斯教授对“合作科学家”的表现感到震惊。他说:“我原以为他们在跟我开玩笑。但是事实并非如此。这时我意识到,我们创造了一种非常新颖、非常强大的东西。”
的确,这项研究成果向人们展示了人工智能在科学研究中的巨大应用潜力。相比于有限的人类科学家时间和认知能力,人工智能可以24小时不间断地工作,全面而仔细地检验每一个想法,重复实验以确保结果的可靠性。它还可以大大降低科学研究的门槛,使更多非专业人士也能参与创新。借助人工智能,科学发现的数量和速度都将获得飞跃。
当然,强大的能力对应着更大的责任。研究负责人戈麦斯教授警告说,我们需要谨慎和负责任地部署这些技术,防止其被误用或恶意使用。为此,他目前正为美国政府制定人工智能政策提供专家建议。
化学系的各位研究生有福了，哈哈！
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