已然啟動(dòng)的科研變革 – 人工智能 + 高通量實(shí)驗(yàn)最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>近年人工智能的應(yīng)用已經(jīng)逐漸走進(jìn)大眾的視野,而在科研領(lǐng)域,基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能系統(tǒng)也早已被世界知名的科研機(jī)構(gòu)用于協(xié)助科學(xué)家完成一項(xiàng)又一項(xiàng)艱深的研究,科研模式的變革早已啟動(dòng)。
AI + 自動(dòng)化技術(shù),深受世界知名科研公司青睞
隨機(jī)森林算法 – 普林斯頓大學(xué) x 默克
早在 2018 年,普林斯頓大學(xué)的 Abigail Doyle 教授就與美國(guó)默克 (Merck) 的 Spencer Dreher 博士等合作,以機(jī)器學(xué)習(xí)算法 —— 隨機(jī)森林算法 (Random Forest Algorithm),加上通過(guò)高通量實(shí)驗(yàn)獲得的過(guò)千項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了多維變量的 Buchwald-Hartwig 偶聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)率。Buchwald-Hartwig 反應(yīng)在藥物合成中具有廣泛的價(jià)值,然而,將這一反應(yīng)應(yīng)用于復(fù)雜的藥物大分子仍然具有挑戰(zhàn)性,關(guān)鍵在于當(dāng)中的五元雜環(huán)化合物,如異惡唑這些雜環(huán)具有類(lèi)似藥物的特性,但合成并不容易,因此研究團(tuán)隊(duì)此次對(duì) Buchwald-Hartwig 偶聯(lián)反應(yīng)的研究別具意義。
由于反應(yīng)物的稀缺,以及化學(xué)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)的多維性,過(guò)往很難產(chǎn)生足夠的數(shù)據(jù)或從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得足夠完整和一致的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行人工智能的算法訓(xùn)練。隨著研究維度的加深,要取得有意義的數(shù)據(jù)便愈加艱難,而在本次的研究當(dāng)中,十分關(guān)鍵的是研究人員利用了默克公司較早前建立的高通量反應(yīng)篩選平臺(tái),該高通量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以在一天內(nèi)進(jìn)行超過(guò) 1500 個(gè)反應(yīng),每個(gè)反應(yīng)只需用 0.02 毫克的材料,為研究提供了大量完整及準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
Mobile Robotic Chemist – 利物浦大學(xué)
除了普林斯頓大學(xué)與默克公司合作的研究外,在 2020 年登上 《Nature》 封面的利物浦大學(xué)自主研發(fā)的 AI 化學(xué)家 (Mobile Robotic Chemist),利用實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化和人工智能的系統(tǒng),8 天完成 688 次實(shí)驗(yàn),一周時(shí)間研究了 1000 種催化配方,并發(fā)現(xiàn)了一種新的催化劑。
自動(dòng)化合成平臺(tái) – 麻省理工學(xué)院
無(wú)獨(dú)有偶,登上 《Science》 的美國(guó)麻省理工學(xué)院 (MIT) 研究人員也開(kāi)發(fā)了一種結(jié)合 AI 設(shè)計(jì)合成路線和機(jī)器人執(zhí)行的自動(dòng)化合成平臺(tái)。
實(shí)驗(yàn)中,利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的反應(yīng)訓(xùn)練了人工智能算法,為指定分子提出合成路線,包括反應(yīng)條件,并根據(jù)步驟數(shù)量和預(yù)測(cè)產(chǎn)量來(lái)評(píng)估哪條路徑是最佳。
同時(shí),MIT 研究人員在新開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)上結(jié)合了三個(gè)主要步驟:首先,由人工智能指導(dǎo)的軟件提出了合成分子的途徑,然后專(zhuān)家化學(xué)家審查這條路線并將其細(xì)化為化學(xué) “配方”,最后將配方發(fā)送到機(jī)器人平臺(tái),自動(dòng)組裝硬件并執(zhí)行反應(yīng)構(gòu)建分子。
此外,該系統(tǒng)擁有一個(gè)靈活的機(jī)器人手臂,能夠執(zhí)行所有合成操作流程,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化合成,并成功用于 15 個(gè)化學(xué)小分子藥物的合成路線設(shè)計(jì)和自動(dòng)化合成。
RoboRXN – IBM
IBM 研究中心也與實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化的專(zhuān)業(yè)品牌 Chemspeed 合作,建立了以 AI 驅(qū)動(dòng)的 RoboRXN 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。這一實(shí)驗(yàn)室融合了云技術(shù)、AI 和自動(dòng)化高通量實(shí)驗(yàn)工作站,改變了化學(xué)家的工作方式,極大地加速了研發(fā)效率。
以上的研究都說(shuō)明了人工智能技術(shù)在科學(xué)研究領(lǐng)域的巨大潛力,但是縱觀所有的人工智能在化學(xué)研究上的應(yīng)用案例,無(wú)一例外的都離不開(kāi)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)技術(shù)。作為 “硬件設(shè)施”,自動(dòng)化技術(shù)執(zhí)行 AI (“軟件”) 提供的最優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案,并提供大量的完整且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。作為 “軟件設(shè)施”,人工智能系統(tǒng)可以利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練及演算,快速預(yù)測(cè)研究結(jié)果,并完成實(shí)驗(yàn)的迭代并優(yōu)化過(guò)程,幫助科學(xué)家快速找到有價(jià)值的研究方向,減少大量的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和研究成本??蒲械淖兏镆讶粏?dòng),未來(lái),人工智能的技術(shù)必然將更廣泛應(yīng)用在科學(xué)研究領(lǐng)域,推動(dòng)科學(xué)的進(jìn)步。
想構(gòu)建可結(jié)合人工智能的實(shí)驗(yàn)室?歡迎聯(lián)系力揚(yáng),我們會(huì)為你提供前沿的實(shí)驗(yàn)室解決方案。
參考資料:
Ahneman DT, Estrada JG, Lin S, Dreher SD, Doyle AG. Predicting reaction performance in C-N cross-coupling using machine learning. Science. 2018 Apr 13;360(6385):186-190.
Buitrago Santanilla A, Regalado EL, Pereira T, Shevlin M, Bateman K, Campeau LC, Schneeweis J, Berritt S, Shi ZC, Nantermet P, Liu Y, Helmy R, Welch CJ, Vachal P, Davies IW, Cernak T, Dreher SD. Organic chemistry. Nanomole-scale high-throughput chemistry for the synthesis of complex molecules. Science. 2015 Jan 2;347(6217):49-53.
http://www.vastprotech.com/news_detail/id/142.html
已然啟動(dòng)的科研變革 – 人工智能 + 高通量實(shí)驗(yàn)最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>拆解 Procos 加速 API 工藝開(kāi)發(fā)的秘笈最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>拆解 Procos 加速 API 工藝開(kāi)發(fā)的秘笈最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>微小的玻璃珠竟在化學(xué)合成有如此威力!最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>微小的玻璃珠竟在化學(xué)合成有如此威力!最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>開(kāi)發(fā)測(cè)試 80,000 個(gè)樣品,只用 1 年,畢克化學(xué)的獨(dú)門(mén)秘籍是什么?最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>
全球領(lǐng)先 化學(xué)品制造商-畢克化學(xué) (BYK),
投資大約 1,500 萬(wàn)歐元,
引入全球獨(dú)一無(wú)二、規(guī)模最大,
功能最全的 Flexshuttle 平臺(tái)
為客戶量身定制高效的助劑解決方案
從而幫助客戶縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的上市周期
其化學(xué)應(yīng)用技術(shù)達(dá)到了高通量篩選新維度
每年可開(kāi)發(fā)測(cè)試 80,000 個(gè)樣本
以下為官方報(bào)道內(nèi)容,力揚(yáng)獲授權(quán)轉(zhuǎn)載
全球領(lǐng)先的特種化學(xué)品制造商之一畢克化學(xué)憑借其全球范圍內(nèi)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室,正在進(jìn)入應(yīng)用技術(shù)的新紀(jì)元,同時(shí)為客戶量身定制助劑解決方案系列,打造全新局面。
“畢克化學(xué)的全自動(dòng)高通量篩選?(HTS – High Throughput System)?系統(tǒng)以令人印象深刻的速度和效率執(zhí)行系列測(cè)試,以高通量模式運(yùn)行,在?24 小時(shí)內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)和測(cè)試?220?個(gè)樣品,這相當(dāng)于每年生成和測(cè)試多達(dá)?80,000?個(gè)樣品?!?/strong>
— Franco畢克化學(xué) 首席技術(shù)官 J?rg Hinnerwisch 博士
全程數(shù)字化的流程,使系列測(cè)試所需的時(shí)間從以前的幾個(gè)月縮短到幾天。由此所節(jié)省的時(shí)間不僅為創(chuàng)建新的差異化客戶解決方案提供了更大的空間,還使畢克化學(xué)在應(yīng)用技術(shù)方面的產(chǎn)能翻倍。
“Flexshuttle?平臺(tái)運(yùn)作起來(lái)就像一個(gè)巨大的篩選器。有了它,我們就能非常精確地確定在大量的測(cè)試產(chǎn)品中,哪兩種或三種樣品對(duì)客戶來(lái)說(shuō)最有用和最有利?!?/strong>
— 畢克化學(xué) HTS 主管 Manfred Knospe?
這個(gè)超現(xiàn)代的設(shè)施很復(fù)雜,它包括 32 個(gè)模塊和 27 種不同的功能,用于檢測(cè)和測(cè)試應(yīng)用于涂料、塑料和膠粘劑的畢克助劑。這些模塊通過(guò)軌道系統(tǒng)相互連接,利用傳送裝置單獨(dú)將樣品從一個(gè)模塊移動(dòng)到另一個(gè)模塊,有效控制檢測(cè)時(shí)間和質(zhì)量,加快產(chǎn)品上市時(shí)間,提升投資回報(bào)速度。
此獨(dú)一無(wú)二的 HTS 設(shè)施還提供更多功能,包括對(duì)液體樣品進(jìn)行 pH 值、泡沫或粒徑分布的檢測(cè)。另外,該平臺(tái)還集成了兩臺(tái)流變測(cè)量?jī)x來(lái)評(píng)估流動(dòng)性能。
由于用途不同,樣品采用刮涂或噴涂的方式,并通過(guò)紫外線照射,或通過(guò)烘箱或風(fēng)干進(jìn)行固化。最后,再對(duì)它們進(jìn)行全自動(dòng)的性能測(cè)試包括:光澤度、流動(dòng)性或顏色。
通過(guò)在未來(lái)進(jìn)行這項(xiàng)投資,一方面,我們?cè)俅螢槲覀兏咚刭|(zhì)的研究人員創(chuàng)造更多的創(chuàng)造力空間,他們致力于未來(lái)的增材解決方案。另一方面,我們 HTS 設(shè)施的巨大速度使我們能夠大大縮短客戶的上市時(shí)間,從而為他們確保重要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
– 畢克化學(xué) 事業(yè)部總裁 Tammo Boinowitz 博士
Flexshuttle 是?Chemspeed?為畢克化學(xué)助劑開(kāi)發(fā)量身定制的高通量解決方案。
配備世界首創(chuàng)頂置式稱(chēng)重分配單元、精密反應(yīng)器、60 多種模塊化自動(dòng)化工具,從試劑分配 – 樣品制備 – 合成 – 工藝開(kāi)發(fā) – 配方 – 應(yīng)用 – 測(cè)試,Chemspeed可為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的每一步定制高通量全自動(dòng)解決方案。
不僅適用化學(xué)助劑高通量測(cè)試與生產(chǎn),Chemspeed Flexshuttle 還可用于醫(yī)藥、石油化工、精細(xì)化工、材料科學(xué)、個(gè)人和家庭護(hù)理品、及營(yíng)養(yǎng)品的研發(fā),大大提高工作效率,顯著縮短產(chǎn)品上市時(shí)間,降低成本。
全效能的軟件管理,不單可以加強(qiáng)高通量篩選的研發(fā)能力,收集完整精準(zhǔn)的數(shù)據(jù),更為智能化實(shí)驗(yàn)管理開(kāi)啟了新篇章。
想了解更多詳情,請(qǐng)掃描下方二維碼聯(lián)系力揚(yáng)小助手。
開(kāi)發(fā)測(cè)試 80,000 個(gè)樣品,只用 1 年,畢克化學(xué)的獨(dú)門(mén)秘籍是什么?最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>[專(zhuān)家專(zhuān)欄 – 實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化] Chemspeed 在藥物研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用案例 (六)最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>[專(zhuān)家專(zhuān)欄 – 實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化] Chemspeed 在藥物研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用案例 (六)最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>[專(zhuān)家專(zhuān)欄 – 實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化] Chemspeed 在藥物研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用案例 (五)最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>[專(zhuān)家專(zhuān)欄 – 實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化] Chemspeed 在藥物研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用案例 (五)最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>[專(zhuān)家專(zhuān)欄 – 實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化] Chemspeed 在藥物研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用案例 (四)最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>[專(zhuān)家專(zhuān)欄 – 實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化] Chemspeed 在藥物研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用案例 (四)最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>[專(zhuān)家專(zhuān)欄 – 實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化] Chemspeed 在藥物研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用案例 (三)最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>[專(zhuān)家專(zhuān)欄 – 實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化] Chemspeed 在藥物研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用案例 (三)最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。
]]>