钛媒体|颠覆传统，“AI化学家”有望在制药行业激发变革性突破
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文丨学术头条
一直以来 ， 化学家在科研过程中需要面对十分复杂的物质体系和实验过程 ， 常常为了一个实验结果要进行不计其数的实验 。
【钛媒体|颠覆传统，“AI化学家”有望在制药行业激发变革性突破】近年来 ， 自动化在化学领域的应用在一定程度上帮助化学家简化了繁复的实验研究 ， 尤其是随着人工智能的发展 ， 基于机器学习的 “AI化学家” 更是提升了实验的效率和准确性 ， 在化学研究领域释放出更多红利 。
如今 ， 来自英国格拉斯哥大学（University of Glasgow）Cronin 实验室的化学家们在自动化化学合成领域取得了开拓性成果——他们开发了一个软件 ， 可以将学术论文转化为可执行的程序 ， 即实现了“文献进 ， 产物出（Paper in, product out）”的过程 ， 且研究人员无需学习代码就可以编辑 。
相关工作以 “A universal system for digitization and automatic execution of the chemical synthesis literature” 为题 ， 在线发表在顶级科学期刊《科学》（Science）上 。
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图 | Science 发表相关论文（来源：Science）
“文献进 ， 产物出” AI 化学家引领化学数字化发展早在 2018 年底 ， Cronin 团队就研发了一个名为 “chemputer” 的化学计算机 ， 该系统由试管、烧瓶、输送化学物质的管道、阀门和泵等传统化学实验器皿组成 ， 通过系统上运行的一套由化学描述语言（XDL ， 其中 “X” 的发音是 “kai” ， 取自希腊语中化学的第一个字母）编写的程序 ， 来控制化学分子的合成 。 去年 ， Cronin 团队展示了该计算机可以生产多个分子的能力 。 如今 ， 他们利用机器编程的便捷方式 ， 再次向化学数字化领域迈出了重要一步 。
这项工作的核心在于化学描述语言 。 对于该计算机而言 ， 化学描述语言就像 HTML 对于浏览器一样 ， 它告诉机器该做什么 。
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图 | 用化学描述语言 XDL 编写程序（来源：The Cronin Group 官网）
该系统创建了一个名为 SynthReader 的软件 ， 它可以扫描经同行评审的文献中的化学配方 ， 比如生产瑞德西韦的 6 个步骤 ， 并使用自然语言处理来挑选出“添加”、“搅拌”或“加热”等动词、“逐滴式”等修饰符 ， 以及持续时间和温度等一些其他细节 ， 然后系统将这些指令转换为化学描述语言 ， 通过执行语言命令来驱动化学机器人在实验室完成化合物的全自动合成 。
近期刚被美国食品药品监督管理局（FDA）批准可用于治疗新冠住院患者的药物瑞德西韦试验就在这台 chemputer 上高速运行着 。 前几日 ， 制造瑞德西韦药物的吉利德公司宣布 ， 他们将在 10 月底前满足全球对于瑞德西韦的需求 ， 由此可见其生产效率之高 。
论文作者之一 Cronin 介绍 ， 该框架的优势之一在于化学家们可以用纯英文编辑化学方案 ， 因此无需培训即可操作 ， 还有至关重要的一点是 ， 他们还可以利用化学专业知识来发现代码中的错误 。
研究人员表示 ， 他们从化学的相关文献中提取了 12 种示范配方 ， 其中包括麻醉剂利多卡因、Dess-Martin 高碘烷氧化剂和氟化剂 AlkylFluor 。 经测试 ， 所有这些配方都是由 chemputer 以类似于人类化学家的效率进行操作的 。
Cronin 表示：“如果我们有标准的方法来发现分子、制造分子 ， 然后生产化学物质 ， 突然间没有什么东西会被淘汰 ， 这就像化学的电子书阅读器 。 ”
多年来 ， Cronin 一直梦想着未来研究人员可以像发送电子邮件和打印 PDF 文件一样 ， 轻松地分发和生产分子 ， 从而使无法订购药物变得像无法找到现代文本一样古老 。
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