南方+ | 科学家造“科学家”,深圳正在让AI“动手”做实验
一颗磁性微球,直径不到头发丝的三分之一,却是体外诊断、生物制药领域绕不开的关键材料。2018年,它被列入国家“卡脖子”技术清单,国内市场份额长期被国外企业垄断。
在深圳南山,中国科学院深圳先进技术研究院的一间实验室里,一台名为EAI Scientist的“具身智能机器人科学家”正在改变这个局面。它上半身是仿生双臂,底盘采用移动底盘,能在实验室里自主导航穿梭。
“知行合一的自主实验,学以致用的物质探索。先让它具有科学知识的大脑,再具有行动的小脑,然后教会它不同的实验技能。”中国科学院深圳先进技术研究院材料人工智能研究中心主任喻学锋这样定义它的使命。近五年,团队累计获得企业委托研发金额超2.5亿元,落地8个千万级创新联合体,29项技术实现转移转化,牵头建设首批国家级制造业中试平台。
从“会聊天”到“会办事”,再到“会做实验”,当AI终于学会“动手”,材料科学的游戏规则正在被改写。
“想好方向,做对实验”
新材料是产业高质量发展的物质基础,但从发现到应用通常需要10到20年。“有时科学家灵光一现就能发现,但是它的制备通常需要漫长的时间。”喻学锋指出,其中工艺如何优化,这是机器人大脑能解决的问题;如何把实验做得更精准,做一些人做不好的实验,这是机器人行动的能力。
EAI Scientist的独特之处,在于它并非简单的“机械臂加AI聊天”。团队为其构建了“双模类脑”智能体作为大脑,配上自主学习的具身智能算法作为小脑。对此明德智能机器人有限公司产业合作负责人张浩雨解释:“大脑解决的是‘科学问题怎么想’,小脑解决的是‘具体实验怎么做’。本质上是解决实验室里的两个核心逻辑——想好方向,做对实验。”
与传统自动化设备不同,大脑和小脑之间并非单向命令,而是闭环协同关系。“大脑确定科学问题,生成实验方案,发给小脑具体执行,小脑实验的结果又会反馈给大脑,让大脑进一步优化。”张浩雨说。
这种“感知—决策—执行—反馈”的自主循环,让EAI Scientist具备了超越传统实验设备的能力。项目正高级工程师江国来举例说,在单晶制备实验中,实验时间一般是“7×24小时”,人通常通过观察晶体生长状态进行干预,但机器人可以24小时对晶体形貌进行高分辨率监测,结合后台多模态大模型分析数据,随时进行生长干预。
在手性纤维拉丝中,传统人工拉丝一致性差,而机器人有动作编码,能够复现曾经的动作,保证拉丝稳定性,同时基于动作编码还能实现动作对材料性能的映射。
截至目前,团队已积累本领域最多的专利和软著,包括120项发明专利和14项软著,同时获批深圳市材料人工智能创制中小试基地和首批国家级制造业中试平台。
把“卡脖子”变成“杀手锏”
如果说技术突破证明了EAI Scientist“能干”,那么产业落地才真正证明了它“有用”。
“我们用AI加机器人做了一套系统,研发效率提升几十倍,帮助深圳企业攻克了磁性微球制备的‘卡脖子’难题。”喻学锋介绍,这种材料长期被国外龙头企业垄断,而团队与深圳太古宙生物科技有限公司(太古宙)深度合作,协同打造具身智能微球创制系统,通过精准实验快速挖掘出关键参数,实验效率较传统人工实验提升数十倍,进一步助力企业提升市场竞争力。
类似的突破还发生在更多领域。在新能源材料方向,磷酸铁锂是电池的主要正极材料。“我们通过工艺优化,帮助企业建立一条30万吨的磷酸铁锂产线,合作企业去年增长达541%。”喻学锋说,在黑磷的工艺参数优化中,传统方式靠人查文献、调参数、大量试错,耗时漫长且很多实验低效甚至无效。“使用智能体之后,参数优化时间大幅缩短。”
从微球到黑磷,从量子点到磷酸铁锂,EAI Scientist的产业触角正在快速延伸。团队在深圳慧灵科技通用具身实验平台技术支撑下,形成了模块化快速构建具身智能实验系统的能力;参与了戴盟(深圳)机器人科技有限公司发起的全球最大含触觉具身数据集采集计划。近五年,团队产业合作金额超2.5亿元,落地8个千万级创新联合体。
这套系统不仅是“一企一策”的项目合作,更搭建了一个可复用的产业基础设施。团队牵头建设的首批国家级制造业中试平台,正是为了打通从实验室到生产线的“最后一公里”,让更多中小制造企业不必从零开始自研AI实验能力,而是可以直接接入这套“开箱即用”的具身智能实验系统。
人机协同正在“加速跑”
事实上,EAI Scientist的研发过程,本身就是一场跨学科的人才聚合实验。
喻学锋坦言,这个成果能出现在深圳先进院,关键在于制度优势,机制让多学科人才得以在同一个物理空间里持续碰撞。“中心负责制让我们能把物理、化学、生物、材料、机器人、AI的人才组建在一个团队里每天一起工作,而不是远程合作。另外可以把科学家和工程师汇聚到一起,在薪酬上有灵活度,给厉害的工程师比较高的薪水。”
当被问及机器人是否会取代人类科学家时,喻学锋的回答非常笃定:“我不觉得它会取代人类科学家。科学是探索未知,生产是重复性劳动。人对未知探索的能力,目前我觉得是超过机器人的。”他将这种关系概括为八个字:“具身相伴,造物致用。”
在喻学锋看来,EAI Scientist的价值在于把人从重复劳动中解放出来,让科学家回归真正的探索者角色。张浩雨也表达了同样的观点:“科学家不再是实验室里的实验员,而是回归到科学探索者的角色,去做更有创造性的东西。”
展望未来,喻学锋说团队想做两件事,一个是让机器人替代做人类不适合做的实验,比如细胞制造,需要穿防护服、戴口罩在超净间工作;另一个是用机器人来研发它自己用到的材料,“机器人如何做得更轻量化,传感器怎么做,我们叫制造具身、具身制造”。
今年4月,广东省人工智能应用对接大会在深圳举办,要全力推进人工智能在广东实现全域全时全行业的高水平应用。具身智能机器人科学家正是这场浪潮的鲜活注脚,它让材料研发从“十年磨一剑”变成“人机协同加速跑”,也为广东在攻克“卡脖子”材料的棋盘上精准落下一子。
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