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未來AI會把科學(xué)家從瓶瓶罐罐中解放出來

來源:長江日報   記者秦孟婷   2022-07-05
導(dǎo)讀:過去,想和院士聊會天、成為院士的學(xué)生很難,如今,一股“院士科普熱”興起,院士們常常親自做科普,被人稱作是另一種“強基計劃”。

過去,想和院士聊會天、成為院士的學(xué)生很難,如今,一股“院士科普熱”興起,院士們常常親自做科普,被人稱作是另一種“強基計劃”。

《合成未來》。(丁奎嶺 黃少胥 葛航銘 主編 湖北科學(xué)技術(shù)出版社)

比如說這本化學(xué)類科普書籍——《合成未來》,就是由6位院士領(lǐng)銜打造的。

書封抖一抖,讀者能看到“彩虹”

“科普不僅要讓專家覺得懂行,也要讓年輕人覺得好玩?!北緯I(lǐng)銜主編丁奎嶺認為,幾篇論文和科普的價值沒法比。丁奎嶺,有機化學(xué)家,中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)常務(wù)副校長,在承擔(dān)繁重科研和管理工作之余也熱心科普。各種講座已不新鮮,他還樂于出鏡,各類科普節(jié)目和科普視頻中,常常能看到丁奎嶺的身影。

丁奎嶺扮演《無處不在的手性之有機師姐》中的“大碗叔叔”。

去年,他還化身為“大碗叔叔”——這是化學(xué)科普微電影《無處不在的手性之有機師姐》中的一個角色,因大碗“干飯”而得名。視頻里,“大碗叔叔”丁奎嶺坐在食堂里,一邊吃著大碗的米飯,一邊和對面的年輕人嘮嗑。這部青春氣息極濃的電影在嗶哩嗶哩(B站)上線后,短短幾天就收獲了幾十萬的點播量和數(shù)千條評論,一些科普公眾號、科普達人紛紛詳解“電影中的知識點”,同樣“收割”了大量閱讀。

回到《合成未來》這本書,也同樣加入了新鮮的元素。書中有18段微視頻,6位院士領(lǐng)銜、20多位專家出鏡,每一段不到5分鐘,掃碼就能看,內(nèi)容陡然豐富起來。這本書的書皮也很特別,封面是銀色,又好像有好多顏色,抖一抖還能看到“彩虹”,出版社編輯介紹,這是用的特種紙“鐳射銀卡紙”。

“給我一個TARS,我的手就能去做更多更重要的事”

在過去百年里,化學(xué)合成以前所未有的方式改變了人類的衣食住行,影響了人類的生老病死。比如說我們現(xiàn)在穿的衣服,很多是尼龍材料,翻開衣服吊牌,里面有聚酯纖維、錦綸等等,都屬于尼龍,背后都是一段段曲折的研發(fā)歷史。

展望未來,合成化學(xué)將走向哪里?其實今天,合成化學(xué)家們相信,在不計智力、人力、物力的成本下,合成任意分子不再是一張空頭支票。但是,化學(xué)家們還是只能摸著石頭過河,通過大量實驗,以試錯的方式進行??墒?,即便是較高水平的有機化學(xué)家也不能記住和利用其研究領(lǐng)域的全部文獻。也就是說,人腦記憶力和理解力是有極限的,這是很大的難題。

而且,為了了解一個有機反應(yīng)的特點和應(yīng)用范圍,需要展開幾十甚至上百個反應(yīng),這對有機合成科研人員來說確實是家常便飯,但如果是數(shù)量巨大的有機實驗,就沒有那么大的實驗室能進行操作了,僅僅是對每個反應(yīng)的物料進行稱重,可能就要花費十幾個小時,更不要說后續(xù)的龐大工作。

但是沒關(guān)系,現(xiàn)在有AI(AI,英文全稱Artificial Inteligence,中文名人工智能)來助力了。如今AI已經(jīng)可以在海量數(shù)據(jù)中進行快速地識別、讀取、運算、分析處理和反饋。人們只需要設(shè)計一款有機合成計算器,把所有已知的有機化學(xué)反應(yīng)和轉(zhuǎn)化方式都儲存到它的大腦中,科研人員只要畫出自己想要合成的分子,有機合成計算器馬上就可以給出合理可行的合成路線?;蛘咻斎胍粋€計劃反應(yīng),立即就能拿到反應(yīng)的綜合評估報告。

2014年上映的科幻大作《星際穿越》中,智能機器人TARS給觀眾留下了很深刻的印象。這種既能上天入地,又風(fēng)趣幽默的實用性機器人不禁讓化學(xué)工作者心生羨慕:如果我有一個TARS,我刷瓶瓶罐罐的雙手一定能得到解放。其實,英國就有團隊做到了,該團隊發(fā)明了一種有機合成機器人,從反應(yīng)開始到結(jié)果分析一條龍服務(wù),甚至還會告訴你它們對未知反應(yīng)的預(yù)判,而且這個機器人每天可以開展36個有機實驗,預(yù)測準確率高達80%。

書中形容,就像樂高一樣,每一段功能算法就是一塊樂高,合成化學(xué)家需要什么樣的人工智能輔助操作,只要像拼積木似的將算法組合在一起,就可以實現(xiàn)想要的功能。也就是說,化學(xué)的未來也要仰仗人工智能的發(fā)展:“解放生產(chǎn)力,將人們從繁重?zé)o意義的重復(fù)工作中解放出來,繼而讓人們將有限的時間和精力投入到更重要的事情上,唯有這樣人類社會才會不斷向前發(fā)展。”

化學(xué)史上的小插曲:“‘矽’去‘硅’來”的故事

這本書從探尋人類的原始生活到元素的發(fā)現(xiàn),再到元素周期(表)律的歷史軌跡,通過各種基于合成化學(xué)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,展示其在人們生活、國防、科研中的不可或缺性,其中也會時不時講一些很少聽到的故事,比如說“‘矽’去‘硅’來”的故事。

“硅”這個字在中國古代是沒有的,它是元素的概念傳到中國來的時候,科學(xué)家們?yōu)榱俗屆恳粋€英文元素可以和特定的漢字相對應(yīng)而特意創(chuàng)造出來的新字?!肮琛弊值臉?gòu)造遵循了構(gòu)造元素名的特定原則:氣體元素用氣字頭(如氧、氮);固態(tài)非金屬元素用石字旁(如碳、磷、硒、碘等);固態(tài)金屬元素用金字旁(如鈉、鋁、鋅、鋇等);在室溫條件下是液態(tài)的元素含水字(如溴、汞)。因而創(chuàng)造出來的“硅”字用石字旁,讓人一看就知道它是一種非金屬元素。

又因為硅是土壤的主要組成成分,科學(xué)家們想到菜畦(當時讀作xī,現(xiàn)在改讀qí)的“畦”字,畦是土壤,正好既會意,又與其拉丁文Silicium諧音。真是兩全其美,讓人不得不服當時科學(xué)家們超高的文學(xué)修養(yǎng)。

大家這就覺得奇怪了,這“硅”字該讀作xī,為什么現(xiàn)在又讀作guī呢?這又是另一番曲折的故事。硅(xī)字剛創(chuàng)造出來,傳播得不及時,只有少部分人知道其正確讀音是xī,其他大部分人都想當然地按著圭、桂的讀音將硅讀作了guī。

后來,中國化學(xué)會的學(xué)者們都發(fā)現(xiàn)了這個問題,為了糾正這個錯誤又造了一個新字“矽(xī)”,這樣大家一看就知道這個字讀作xī了。再后來,又有學(xué)者提出化學(xué)中讀作xī的字太多了,矽、錫、硒、烯等很容易發(fā)生混淆,因此“矽”字又被建議取消,改回“硅”,但規(guī)定按當年的“別字”念法把硅讀成guī。

正是因為科學(xué)史上的這一段小插曲,今天我們才有了單晶硅、硅酸鹽、硅橡膠、有機硅等名詞。不過,“矽”也并未完全被拋棄,在我國臺灣和香港地區(qū)還繼續(xù)沿用“矽”字,所以,“矽酸鹽”“二氧化矽”等詞偶有出現(xiàn)也就不是什么值得大驚小怪的事。


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