雏形合成机器人问世

【新闻事件】：上周的《科学》杂志发表一篇MIT化学家Tim Jamison小组有关雏形合成机器人的一篇文章。这个系统可以根据化学文献中比较可靠的化学反应设计合成路线、选择合成条件、组装合成硬件、完成放大合成过程。作者挑选了15个小分子药物检验这个系统的执行力，除了文献中已有报道的路线这个AI系统设计、完成了8条合成路线和9个操作工艺过程。

【药源解析】：随着化学的发展大量化学反应出现在化学文献中，如Reaxys数据库中有1250万多个已知反应。即使不理解有机化学的微妙立体、电子效应，如果分析足够数量的化学反应也会看出一些规律，而AI最擅长从大量数据中寻找规律。最近两年已有多个小组报道可以自动设计合成路线的AI软件如Chematica。除了智能逆向合成分析（命名为ASKCOS）功能，这个所谓的计算机辅助合成（CASP）系统还有一个所谓的专家优化操作数据库CRF、为合成路线设计最适合流体化学工艺的操作过程。

除了软件部分，硬件的开发也很重要。传统有机化学用的是所谓批次合成办法，类似手工生产。化学家把不同反应原料加到反应器中，完成一步反应后换一个反应器再加下一轮原料。最近20年出现了更适合自动化的所谓流体化学合成，这更象生产流水线。反应器在流水线上移动接受不同的反应原料，流水线末端是产品。这个技术虽然有自己的缺陷，但已经成熟到可以完成十几步线性反应、合成复杂天然产物的水平。另外流体化学最大的优势是所需空间很小，类似一个组装车间。前几年Jamison自己的小组就组装了一个冰箱大小的自动合成仪，可以自己合成一些简单的上市药物。

虽然AI完全代替人工还不太现实，如同电影《Yesterday》描述的如果所有人对甲壳虫乐队的存在失忆，短时间内写出这么多好歌普通音乐家都做不到、更别说AI了。AI可以根据宫保鸡丁和鱼香肉丝的菜谱设计宫保肉丁的做法、但更复杂的设计还需要人脑。但药物化学中最常用的还是几个类似鱼香肉丝这样家常菜的做法，如果AI进入药物化学厨房还是可以节省很多时间的。AI不需要休息，可以24/7地工作、也是一个优势。危险合成如放射性同位素标记和要求剧毒药品的合成自动合成仪也是比人工更好的选择。

有机合成曾经是个高度艺术性的工作，当年Robinson因为看出托品酮的对称结构可以用简单反应的重复使用而设计了一个一步反应合成这个天然产物令有机化学界激动了好多年。但与任何行业一样，发展到一定程度就会变成commodity可以被机器代替。化学家也不过分担心被AI取代，组合化学、DEL也远比化学家合成的化合物多得多但并未显著推动小分子药物发现进程。药物化学仍有很多需要高度创新才能解决的难题，如高效合成复杂分子骨架以扩大成药空间、发现更多绿色化学反应等。AI会改变化学家的工作性质但不会真正代替化学家，马车夫虽然没有了但社会对出行工具的需求没有变，所以演化成飞行员、司机等。没听说哪个司机抱怨想成为200年前的车夫，所以化学家也可以坦然接受合成机器人的出现。

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