对此，DeepTech 从技术、应用场景和商业化前景等方面，采访了中国学者、库珀在利物浦大学材料创新工场的同事刘明博士。除了材料创新工场内的同事关系，他们还一起创办了另一家公司 CageCapture，该公司专注于利用新型材料净化污染的空气。

“与其实现具体实验设备的自动化，不如将操作人员 ‘自动化’。这样的好处在于，理论上这样一台化学机器人在未来可以做到 ‘即插即用’，能主动去适应和操作实验室已有的设备（这些仪器往往是相当昂贵的）。而且这样的自动化方案不局限于某个化学实验，以后通过软件调试，机器人不仅可以做催化剂的研发，也可以实现电池材料的组装。” 刘明告诉 DeepTech。

不休息的 “工作狂”

新材料的研发是解决当前社会上环境污染、能源危机等诸多挑战的重要基础。材料基因组技术是近年来逐渐兴起的材料研究新方法和新理念，其核心在于通过 “高通量计算、高通量实验和大数据分析” 技术，加速新材料的研发和应用。尽管目前高通量计算和大数据分析技术应得到了长足发展，但高通量实验及检测依然是材料基因组技术的瓶颈，只靠人力在有限时间内很难进行海量的实验操作和表征。

目前，化学自动化技术主要还是对某一个具体仪器的高通量化和自动化，以及将一些常规合成与测试整合做成模块化设备（比如欧美比较成功的企业 Chemspeed、Labman）。

但这些解决方案仍有很多弊端，一般化学实验流程复杂，往往涉及很多仪器和设备（比如核磁、质谱和单晶衍射等），要将这些设备全部自动化，无论是在成本上、还是在接口通用上都存在诸多困难，而且不同的化学研究所需要的仪器变数很大，模块化的设备往往只能用于某项具体的化学实验。

而 “机器人化学家” 就可以很好地解决上述问题。

据论文描述，“机器人化学家” 可以自主完成化学实验中的所有任务。比如，称量固体、分配液体、除去容器中的空气、进行催化反应和量化反应产物等。更甚者，它还可以对下一步需要进行什么化学实验作出自主决定。根据已完成的实验结果来看，它可以从 10 个维度进行分析，从超过 9800 万个候选化学实验中，确定下一步要进行的最佳实验。

值得注意的是，除了充电时的 “休息时间”，“机器人化学家” 每天可以工作 21.5 个小时，几乎可以做到 7 x 24 小时无休止工作。而且，实验已经证明，它可以在 2-3 天内完成人类可能几个月才能完成的事，甚至在一周内做完一名博士生在 4 年科研生涯中才能做完的实验。

而且，由于具有类似于人类的尺寸和可触及范围，它可以使用专为人类操作而设计的实验设备，某种意义上来说，它就像人类研究员一样，可以使用各种各样的仪器。此外，它还可以在传统实验室内解决大量不限于光催化的研究问题。

“手脑” 并用

库珀研究团队内的本杰明·伯格（Benjamin Burger）博士生用了 3 年的时间完成了对 “机器人化学家” 的开发和编程。在他看来，研究过程中最大的挑战就是如何让机器人的大脑十分耐用。“由于它需要完成连续多日的自主工作，并进行数千次的精准操作，它在每项任务中的失败率就必须保持在很低的水平。”

在一次测试中，研究人员通过编程的方式 “命令” 它探索各种假设，以提高一种聚合光催化剂的性能。这个身高 1.75 米、重达 400 公斤的 “家伙” 在 8 天的时间里，工作了 192 个小时，进行了 319 次移动，自主完成了 6500 次实验操作和 668 个相关实验，更令人惊讶的是，它成功研发出了一种 6 倍于现有催化剂活性的全新化学催化剂。

这一人类可能需要几个月才能完成的任务，它只用了 2-3 天的时间。

“机器人化学家” 如此厉害的原因在于，它具有一个智能的大脑和两只灵活的双手。

据论文描述，“机器人化学家” 借助机器学习算法可以实现独立思考，并通过激光扫描和触摸反馈来实现精准定位，在给定需要检验什么假设的情况下，选择进行哪种后续实验，以自主完成一系列的实验操作。

不只是 “化学家”

如今在库珀看来，“机器人化学家” 已经改变了他们的工作方式，它不仅仅是实验室内的一台机器，也是一个具有超强能力的团队成员，它可以为人类腾出多余时间来进行创造性思考。

“我们要的是让研究人员自动化，而不是仪器自动化。这创造了一定程度的灵活性，将改变我们的工作方式和我们可以解决的问题。”

那么，未来 “机器人化学家” 会不会完全取代实验室内的研究人员或在校学生？库珀给出了否定的答案。

虽然目前这个机器人有一定的 “智力“，但所有的程序和调试都需要经过实验人员设计。实验过程中如果出现故障，也需要实验人员去排除。

在不久的将来，机器人化学家将会是化学研究人员的有力帮手：机器人化学家将研究人员从简单机械的操作中解放出来，这样研究人员能将时间放在创造性思考上。

“机器人化学家”的实验室及其实验设备

此外，据论文描述，“机器人化学家” 还可以解决目前超出我们能力范围的规模和复杂性的问题。比如，它可以通过搜索广阔的、未开发的化学空间，来寻找清洁能源生产来源或新药配方。

“除了在化学实验领域，它也有可能胜任许多生物、医药等领域的实验任务。除此之外，一些有毒害、放射性环境下的实验工作，它也非常适合去做。” 刘明说。

但是，他也承认，目前的这个最初版本还有许多改进空间。比如，如何进一步降低成本？目前机器人能进行催化剂测试实验相对比较简单，怎么进行更复杂的实验操作？如何引入视觉增强移动性？如何让多台机器人合作？…... 如今，库珀的团队正在对这个版本进行改进和优化。

商业化前景巨大，看好中国市场

谈及商业化时，刘明对比了汽车制造和化学/材料研究两个领域的市场规模和潜力。“2015 年，全球汽车市场规模达到了 17,000 亿美元，汽车制造业也已经基本实现了工业机器人的自动化生产。反观全球化工行业，2016 年的市场规模达到了 52,000 亿美元，但目前只有相当少的部分实现了自动化，化学与材料领域的自动化依然具有巨大的商业机会。

对化学/材料研究领域来说，人工成本的支出仍是研究成本最大的支出部分。目前已有的自动化方案非常昂贵，如前面提到的 Chemspeed 自动合成仪要花费上百万人民币，Labman 定制的化学自动化平台费用高达几千万人民币。相较而言，化学移动机器人的解决方案有着巨大的成本优势。”

据美国科技新闻网站 The Verge 报道，库珀教授如今已经注册了一个名为 Mobtics 的公司，致力于将此项技术商业化。