在化學(xué)、生物等領(lǐng)域，不少研究生的生活可以被形容為「7-11」：一周工作 7 天，每天 11 個(gè)小時(shí)。很多學(xué)生需要每天早上八九點(diǎn)來(lái)到組里，晚上十點(diǎn)才能離開(kāi)，周末則是開(kāi)組會(huì)的時(shí)間。

 

　　近日，來(lái)自利物浦大學(xué)的研究者開(kāi)發(fā)了一款「007」機(jī)器人，一天二十幾個(gè)小時(shí)都泡在實(shí)驗(yàn)室里，8 天就能完成 688 個(gè)實(shí)驗(yàn)，還自己發(fā)現(xiàn)了一種高效催化劑，就問(wèn)你怕不怕？

 

　　昨天，這款機(jī)器人登上了最新一期《自然》雜志封面。
 

 

　　在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，自動(dòng)化技術(shù)正在興起，但迄今為止我們所說(shuō)的「自動(dòng)化」還僅限于一些儀器和定制界面，讓部分機(jī)械與設(shè)備協(xié)同工作。利物浦大學(xué)的 Andrew Cooper 等人最近使用汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中流水線上的工業(yè)機(jī)器人在濕化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)了和人類一樣的工作能力。現(xiàn)在，機(jī)器人可以使用和人類一樣的工具做實(shí)驗(yàn)了。

 

　　據(jù)介紹，這一團(tuán)隊(duì)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程，研究了提高聚合物光催化性的能力。在八天的時(shí)間里，機(jī)器人自動(dòng)進(jìn)行了多達(dá) 43 批，688 次實(shí)驗(yàn)，并找到了活性比初始配方高六倍的光催化劑混合物——如果讓人類做同樣的事需要花費(fèi)數(shù)月之久。

 

　　這款機(jī)器人身高 1.75 米，和人的個(gè)頭差不多，使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備也和人類相差無(wú)幾。但它的優(yōu)勢(shì)在于，即使每天都泡在實(shí)驗(yàn)室它也不會(huì)抑郁，24 個(gè)小時(shí)里有 21.5 小時(shí)都拿來(lái)工作，剩下 2.5 個(gè)小時(shí)拿來(lái)充電。與其他化學(xué)機(jī)器人相比，這款機(jī)器人的靈活度大大提高，可以在實(shí)驗(yàn)室隨意走動(dòng)。

 

　　機(jī)器人研究員進(jìn)行的首個(gè)實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)是確定一種不會(huì)不可逆分解的生物來(lái)源清除劑，而長(zhǎng)期目標(biāo)則是開(kāi)發(fā)可逆的氧化還原對(duì)。實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)選擇的光催化劑是 P10，這是一種在 TEOA28 存在下顯示出良好 HER 的共軛聚合物。

 

　　在這里，除了專門(mén)為該實(shí)驗(yàn)流程而構(gòu)建的加蓋站和光解站之外，其他的實(shí)驗(yàn)步驟都使用了常規(guī)的商業(yè)儀器，沒(méi)有對(duì)物理硬件進(jìn)行任何修改：在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，機(jī)器人以與人類研究人員基本相同的方式來(lái)操作它們。

 

　　在硬件方面，這款機(jī)器人借助激光掃描和觸覺(jué)反饋與外界進(jìn)行交互。

 

　　在軟件方面，這款機(jī)器人使用搜索算法，在超過(guò) 9800 萬(wàn)個(gè)試驗(yàn)候選中進(jìn)行十維空間導(dǎo)航，根據(jù)前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果決定下一步做法。通過(guò)這樣的做法，它在沒(méi)有人類團(tuán)隊(duì)成員指導(dǎo)的情況下自動(dòng)發(fā)現(xiàn)了活性提高了六倍的催化劑。8 天內(nèi)共計(jì)完成了 172 小時(shí)的工作，移動(dòng) 319 次，操作 6500 次，在實(shí)驗(yàn)室里的行程達(dá) 2.17 公里。

 

　　在找到高效催化劑的過(guò)程中，所有的實(shí)驗(yàn)任務(wù)都是由它獨(dú)立完成的，如稱重、配液、抽出容器中的空氣、進(jìn)行催化反應(yīng)、計(jì)量反應(yīng)產(chǎn)物等。

 

　　機(jī)器人正在進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)流程。

 

　　利物浦大學(xué)的博士生 Benjamin Burger 負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程，他表示：「最大的挑戰(zhàn)是讓整個(gè)系統(tǒng)具有魯棒性。要想讓機(jī)器人在很多天里平穩(wěn)自動(dòng)工作，進(jìn)行數(shù)千次精細(xì)操作，每次任務(wù)的失敗概率必須非常低。而一旦體系構(gòu)建完成，機(jī)器人在工作時(shí)犯錯(cuò)的概率可要比人類低很多?！?/div>