本报讯(通讯员 赵方)4 月 11 日下午,美国麻省理工学院(MIT)Warren K. Lewis 讲席教授、美国国家科学院、工程院及艺术与科学院三院院士Klavs F. Jensen 教授,以《连续流动化学、自动化与人工智能加速化学发现与药物开发》(Accelerating chemical discovery and development with continuous flow,automation and AI )为题做客华东师范大学“大师讲堂”,展示未来化学实验室的颠覆性图景。
本次讲座由药学院和科技处联合主办,吸引了来自药学、化学、材料、计算机等领域的师生代表200余人参与。讲座由华东师范大学校长、中国工程院院士钱旭红主持。
从“微反应器”到“AI化学大脑”
“想象一下,你家的冰箱不仅能制冷,还能自动配药——这就是我们团队研发的连续流动合成设备。”Jensen教授以生动的比喻开场,瞬间拉近了前沿科技与日常生活的距离。他通过动画演示,揭秘了 MIT 实验室的“黑科技”:“微流控反应器+人工智能”。
微流控反应器像精密的水管网络,让化学反应在毫米级通道中进行,极大地提高了化学反应的效率。机器人技术能够实现24小时不间断地执行试剂调配任务,AI则通过分析庞大的数据集,筛选出最佳的合成路径,甚至能预测到人类尚未探索的化学反应模式。这两者的结合极大地减少了科学家的工作量。
以治疗皮肤癌的药物索尼德吉布为例,他们利用计算机辅助合成规划(CASP)技术生成数十种路线,AI筛选出最优方案后,机器人平台在流动反应器中仅用几天完成优化,产率提升40%。
Jensen 教授的团队还利用自动化的微型连续搅拌釜式反应器(CSTR),优化了光氧化还原催化反应,使合成路径更为高效。此外,他们利用AI 和 96 孔板自动化平台,在一周内筛选出了性能优异的新型有机染料分子和组蛋白乙酰化酶乙酯剂。
这些研究生动地展示了自动化、连续流、模块化机器人技术以及 AI/机器学习技术的有效性和先进性。微流控反应器和自动化与人工智能的结合就像给化学家配了一个导航仪,避开了所有“拥堵路段”,使科学家能够快速地实现优化目标。
从技术细节到职业发展
互动交流时,同学们积极提问,现场氛围十分活跃。
面对“是什么契机使 Jensen 教授走上人工智能与连续流化学相结合的道路”的提问,Jensen 教授向大家分享了他的经历,这个契机要追溯到十多年前与一位“化学迷”程序员的对话,他们不断深入探讨“代码能否预测分子行为”“算法可否代替试错实验”这些当时堪称疯狂的想法。正是这次思维碰撞推动他开启了“AI+化学”的创新研究。
有同学好奇,不同专业的研究员如何做到跨领域交流,Jensen教授分享了实用经验。为了提高团队中不同专业研究员之间的沟通效率,团队会鼓励学生学习专业知识以及其他领域的技术和语言,如化学研究员需掌握算法的“计算机方言”,AI专家则要理解反应动力学的“化学语法”。
面对 AI 依赖焦虑,Jensen 教授告诫各位同学:“人工智能可以根据数据选择优化方案,但它只是一种辅助工具。作为研究员,我们所需要做的是更加具有创造性的工作。”
Jensen 教授向各位同学提出宝贵建议:AI 驱动化学已经成为必然趋势,我们需要把握不同领域的交叉点,如自动化合成辅助药物开发。同时,除了深耕本专业知识外,也需要拓展机器学习基础,掌握数据建模与分析工具。Jensen 教授强调,交叉创新并不是要求各位成为全才,而是培养与不同领域专家高效对话的能力。
活动尾声,钱旭红向 Jensen 教授致以诚挚谢意,并对在场学子提出殷切期许。他强调,药物研发已经进入 AI 驱动的新纪元,当代青年科研工作者应当以 Jensen 教授为典范,深入实践化学工程和人工智能的跨学科融合,构建多学科协同创新范式,掌握智能化研发核心技术,引领行业变革型发展方向,为全球制药工业贡献兼具效率与可持续性的“中国方案”。