化学实验如何告别传统“试错法”，破解新物质制作周期长、成本高的难题？

在中国科学技术大学精准智能化学全国重点实验室里，大模型成为科研“超级助手”，AI机器人成为实验室“主力军”。可以自主设计实验方案、24小时不间断做实验的智能科研基础设施——“智能科学家”，正成为人工智能引领科研范式变革的代表之一。

在实验桌前，一名“智能科学家”正抬起结实的机械臂抓取试管，依次走过液体进样台、磁力搅拌台、烘干工作台，进行样品称重、搅拌、离心、烘干……精准智能化学全国重点实验室的19个分布式实验室中，分布着110台这样的“智能科学家”。它们可以通过自主实验，精准完成试剂配置、样品合成、性能表征等一系列操作，将实验数据实时同步至智能操作系统。

除了能24小时“做”实验，这些“智能科学家”还可以自己“看”论文、“想”方案甚至“学”经验。

在“AICHEM云平台”上，选择“人机对话”，提出一个科学问题，会有四个大模型同时生成答案，还可以在此基础上设计实验方案。“这就相当于有了一个科学家的大脑。”实验室副主任江俊说。

这个“智能大脑”建立并不容易。最初，是科研团队为了解决化学问题而设计的人工智能平台。团队花了三年时间，像“蚂蚁搬家”一样从教科书、论文和专利中整理出百万条化学数据，同时，还把本校相关领域专家的研究经验“灌”进计算机，让“智能大脑”去理解更为复杂的化学知识。

2021年，机器化学家“小来”正式诞生，它集成了2台移动机器人、19个智能化学工作站和高通量计算系统，日均能完成2000次精准操作，抵得上五六名科研人员的工作量。

为了研发火星制氧催化剂，“小来”学习了5万多篇相关的化学论文，面对376万种配方组合，人类科研团队需要2000年来进行实验验证，“小来”凭借“智能大脑”，用6周时间找到最佳配方。

当看到“人工智能+”赋能科研创新的新路径后，科研团队为“小来”制作了机械臂，又接入了多个生成式大模型。优化了“大脑”和“手臂”的第二代“机器化学家”，被命名为“小临”。

“十五五”规划建议专章部署“加快高水平科技自立自强，引领发展新质生产力”，提出要提升国家创新体系整体效能。在中国科大的精准智能化学全国重点实验室，这一战略部署正转化为具体的实践。

目前，科研团队进行了第三次迭代，将更多领域的科学知识“教”给“智能大脑”，让“机器化学家”进一步升级，成为精通更多学科领域的“智能科学家”。

2024年，“智能科学家”通过机器阅读和机器实验，创制相变隔热阻燃材料，应用于新能源电池、消防服中可耐高温，且背面温度处于热安全范围。该成果已在2025年通过量产型测试和产业验证，目前正在产业中落地应用。

“智能科学家”还突破了地域的局限，加速各领域科技创新。通过“AICHEM云平台”，不同的高校、科研院所也可以线上“下单”，让这个实验室内的“智能科学家”远程进行实验。

实验室特任教授朱濯缨介绍，团队的目标是让机器实现“完全自主科研”：未来，它可能通过阅读文献发现全新科研方向，在人类未涉足的领域实现突破；即便是非化学专业的研究者，也能借助它完成“从0到1”的物质创制。