人類創造了機器人，來幫助人類解決許多無法解決的問題。人和機器人的核心區別，就在于人有智慧，有獨立思考能力，有七情六欲和五官感知；而機器人，很長時間以來被認為永遠只能是冷冰冰的0和1 。
現在，這一認知正在被逐漸改變。
人類正在逐漸將自己所擁有的獨特能力賦予機器人。AlfaGo在圍棋比賽中脫穎而出，機器人開始有了復雜思考能力；電子皮膚問世，機器人開始有了觸覺；而許多新技術，也正在嘗試賦予機器人七情六欲。
機器人已經在人類生活的方方面帶來顛覆性變革，即便是在最能代表人類智慧的科學研究領域，機器人也正在展示出其強大的潛力。
科研民工的救星
在常人眼里，科學研究是一項腦力勞動。而實際上，科研人員把很多時間都花費在了體力勞動上。尤其是實驗科學研究，往往要面對三大繁瑣的問題：
1）文獻資料浩如煙海
2）實驗操作耗時費力
3）大量實驗難以重復
如果能從這些體力活中解放出來，科學家就有更多時間來進行獨立思考，以更高的效率探索和發現未知世界，從而改變世界。
經過全世界大量研究團隊的不懈努力，科研AI機器人取得了長足的進展。尤其是2020年7月，Nature封面報道了一個顛覆性成功：科學家發明了一個會自己動手全程完成實驗操作的AI機器人，一時引爆科研圈，讓廣大科研民工興奮不已。這個機器人會稱藥品、計算配比、打色譜、做反應；連續工作8天，每天工作21.5小時，充電2.5小時，不知疲倦地做了700多個實驗，還開發了一種高性能光解水制氫催化劑。
凌晨3點，還在包場做實驗的AI機器人
這個AI機器人為解決實驗操作耗時費力和實驗操作重復性的問題，帶來了革命性的解決方案。然而，還有一個問題，沒有得到根本解決。那就是AI機器人的原始實驗思路從哪里來？
如果需要科學家看完文獻之后，預先編程，那么這個機器人做再多實驗，也只是經過無數的迭代和優化，還是局限于原有的知識體系。那么，這個機器人還是無法像人類一樣去思考和發現更多未知的世界。
如果，這個AI機器人不僅能不停不休地做實驗，還能自己看文獻，那會怎樣呢？
2020年10月2日，格拉斯哥大學Leroy Cronin教授等人報道了一套能自動進行的AI化學反應系統，能夠實現自動閱讀文獻并構建合成操作流行，進行一系列化學合成，實現了文獻進去，產品出來的神操作！
即便沒有相關編程背景的人，也能夠對合成操作過程進行編程。這個AI系統通過自主閱讀文獻，并自動合成了文獻中的12種化合物，包括止痛藥利多卡因、Dess-Martin高碘氧化試劑、氟化劑AlkylFluor等等。
新突破：文獻進去，產品出來
用于化學合成的機器人系統目前正在快速增長，但是其難以運行和保持，缺少標準操作系統、計算機語言等。長期以來，Leroy Cronin教授一直都在從事智能合成機器人領域的研究。運用AI、機器人等結合的手段，從開發軟件、加載學習系統等讓化學合成機器人更聰明的配合科研工作者研究工作。
2018年，Leroy Cronin教授等人開發了一種具有AI操作功能和機器學習能力的化學機器人，并探索了其優化Suzuki-Miyaura偶聯反應的能力。通過篩選反應條件，并通過質譜等手段檢測反應，能夠進行有機化學反應的優化。
Jaros?aw M. Granda et al. Controlling an organic synthesis robot with machine learning to search for new reactivity, Nature 2018, 559, 377
DOI: 10.1038/s41586-018-0307-8
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0307-8
2019年，Leroy Cronin等人在Science發表文章，通過對操作方便的化學軟件進行參數設置，能夠使機器自動進行多步有機化學反應，并且操作過程通過編碼共享后，其他化學工作者可以通過下載操作方法，用自己的機器人進行合成。
Sebastian Steiner et al. Organic synthesis in a modular robotic system driven by a chemical programming language, Science 2019, 363, 6421.
DOI: 10.1126/science.aav2211
https://science.sciencemag.org/content/363/6423/eaav2211
然而，奇思妙想的Leroy Cronin教授從來不會滿足現有的成就。最近，他們通過對軟件進一步優化，讓機器有了閱讀文獻的能力。
操作原理
在閱讀文獻后，軟件能夠摘取其中的各種操作信息，并自動轉為可執行的計算機程序語言。通過該軟件對有機合成第77卷（Organic Synthesis, volume 77）中的每個操作步驟進行分析，在559項操作中，成功完成523項操作。
圖1. 軟件輔助合成過程Scheme
化學反應操作
作者考察了12種分子的合成工作，發現該AI系統能夠對簡單步驟的分子進行合成，而且能夠對需要進行5步的復雜過程合成，比如在合成AlkylFluor的過程中，實現了以單步75 %的收率獲得23 %的總收率。
圖2. 軟件輔助合成
AI機器人，科研之福還是禍？
不得不說，科研民工徹底解放的時候，似乎確實就要來了！
AI機器人已經掌握了常規科研人員所需要的基本技能，看文獻，設計實驗，優化并重復試驗，給出新的方案然后再從文獻找靈感。AI機器人為科研人員科技發展的騰飛將帶來不可估量的作用。
然而，不可估量的作用，有好的一面，也有令人擔憂的一面。
1. 科學成就，代表了人類智慧的結晶。人類想要將自己的最獨特的智慧賦予機器人，如果真的成功了，科學家是否還能控制機器人？科學倫理和科學安全是否能得到保障？
2. 你以為別人是來拯救你，其實別人是來取代你。如果科研AI機器人技術真的成熟了，科研圈會發生革命性的變化，包括科研模式，科研團隊組建等等。那時候，大量科研人員也不存在什么解放不解放的了，直接就失業了。
3. 阿甘正傳有一句經典臺詞：人生就像一盒巧克力，在你打開盒子之前，你永遠不知道巧克力是什么味道。
科研也是這樣。科研的神奇之處就在于，在你沒有做實驗之前，你永遠不知道這一鍋反應會得到什么？歷史證明，無數偉大的科學發現，往往都是意外獲得。一個能夠預知未來的AI機器人，還能有什么偉大的意外發現嗎？
擔憂是擔憂，然而，真到了那個時候，或許會有不一樣的科研方式。或許，大量造假的文獻，也可能會讓AI機器人有許多意外的收獲。
福兮禍所依，禍兮福所伏
無論如何
歷史的車輪滾滾
未來已來
讓我們拭目以待
作者介紹
Leroy Cronin，英國格拉斯哥大學化學系教授，英國愛丁堡皇家學會院士。1973 年 6 月 1 日在英國格拉斯哥出生，33歲成為格拉斯哥大學最年輕的全職教授（2006年），36 歲當選英國愛丁堡皇家科學院院士和英國皇家化學會會士（2009 年）。從2002年在格拉斯哥大學建立課題組以來，主要研究工作集中在理解和控制化學領域中的自組裝和自組織過程，將分子結構設計和功能以及系統功能化有機結合（如耦合催化自組裝體系以及構建具有復雜協同行為的‘無機細胞’），進而開發功能性分子團簇和納米尺度的分子化學系統（功能性多酸分子）；基于智能化和系統化的流動反應器以及3D打印技術，設計和開發新型化學反應體系，在多家國際學術組織和期刊擔任顧問和編輯。
https://www.gla.ac.uk/schools/chemistry/staff/leecronin/
http://www.chem.gla.ac.uk/cronin/
參考文獻：
1. S. Hessam M. Mehr et al. A universal system for digitization and automatic execution of the chemical synthesis literature, Science 2020, 370, 101-108.
DOI: 10.1126/science.abc2986
https://science.sciencemag.org/content/370/6512/101
2. Jake Yeston. Paper in, product out, Science 2020,
DOI: 10.1126/science.370.6512.70-c
https://science.sciencemag.org/content/370/6512/70.3
