对话中科大人工智能化学专家：制备出产氧催化剂，让人类离火星移民更近一步

江俊教授团队 赵路远博士供图

划重点：

1.在星际上有原位资源利用的概念，不可能一直把地球物资运送到其他星系上，一方面是因为运输成本太高，另一方面是不能保证在地外环境下会发生一样的反应状况。

2.使用火星原料制备出了第一个产氧催化剂，为未来地外文明探索提供了一个新的技术手段，同时也离火星移民更近一步。

3.如果有一个面积为100㎡，高度为3m的房子，在屋顶涂满催化剂，大概15.2小时这个房子就可以充满21%浓度的氧气，刚够人类存活。

4.未来“小来”的应用场景可以向物理、生物或是星际领域来辐射推广。

5.目前AI并没有那么多的威胁，还在人类的理解之下，是科研工作者的有利工具。

出品 |搜狐科技

作者 |周锦童

火星作为一颗与地球最相似的太阳系行星，一直是人类太空移民的首要目标，然而人类想要移民火星，最需要克服的就是氧气问题，如果能够就地取材在火星上制备氧气，那么人类移民火星就不再是遥不可及的梦……

近日，中国科学技术大学罗毅、江俊、尚伟伟教授团队与深空探测实验室张哲研究员等合作，采用中国科大机器化学家“小来”系统，高效融合人工智能和自动化机器实验，利用火星陨石制备出了实用的产氧电催化剂。

“小来”系统是如何制备出产氧电催化剂的？为什么不从地球制备好产氧催化剂直接带到火星上去？“小来”系统制造的氧气量可供多少人使用多长时间？这是否意味着我们离火星移民更近一步？带着这些问题，搜狐科技对话了江俊教授团队赵路远博士。

对此，她表示：“我们使用火星原料制备出了第一个产氧催化剂，一方面我们验证了人工智能技术在新材料上的创制能力，另一方面也展现出在地外星系上因地制宜创制化学品的能力，这为未来地外文明探索提供了一个新的技术手段，同时也离火星移民更近一步，但能否在火星上大面积应用还需要做各种各样的细节验证。”

谈到这里，我们不禁发问，我们为什么不在地球上制备好产氧催化剂直接带到月球上去使用呢？

对此，赵路远也做了解释：“在星际上有原位资源利用的概念，我们不可能一直把地球物资运送到其他星系上，一方面是因为运输成本太高，另一方面是不能保证在地外环境下会发生一样的反应状况，所以最好就是选择当地材料优化创制。”

其实NASA此前已成功验证可以在火星本地制造出氧气，但毅力号火星车搭载的制氧设备在16次制氧实验中共制造出122克氧气，仅相当于一只小狗呼吸10小时所需氧气量，那么倘若有一天人类要移民火星，“小来”系统制造的氧气量有可供多少人使用多长时间？

“目前每小时每平方米催化剂可以产生59.08g的氧气，如果有一个面积为100㎡，高度为3m的房子，在屋顶涂满催化剂，那么大概15.2小时这个房子就可以充满21%浓度的氧气，刚够人类存活，到后面制备的越多就会供越多人使用越长时间。”赵路远如是说。

赵路远认为像“小来”这样的AI的出现是科研工作者的有利工具，能够帮助大家解决重复枯燥的工作，从而带来更多的可能，未来“小来”的应用场景是可以向物理、生物或是星际领域来辐射推广。

以下为对话实录（经整理编辑）

搜狐科技：请您简单介绍一下“小来”系统是如何利用火星陨石制备出实用的产氧电催化剂的?

赵路远：首先深空探测实验室那边会给我们提供一些火星的陨石样本，然后我们要用仪器分析陨石中所包含的元素成分，通过分析我们发现其中有很多金属适合作为产氧催化剂的有效成分。

所以我们先用强酸将这些矿物溶解，然后提炼出里面的组分，然后把这些已经完全溶解的矿石原液按照不同的比例进行配制，配制出不同的产氧催化剂依次测试性能，其中还包括理论计算、智能建模等，最后在模型指导和实验实时反馈的结合下找到最好性能的产氧催化剂。

搜狐科技：研究主要利用的是火星陨石中的哪些成分来进行制备的？具体配方有多少种？您可否具体讲讲“小来”系统是如何进行挑选的呢？

赵路远：我们最后选取的是火星陨石中一些金属元素，包括铁、锰、镍、钙、镁、铝这六种元素，我们一共有五种矿石，每种矿石又有不同的金属元素比例，按照1%的不常来算的话，是有300多万配方，论文中我们得出的数据是376，4376组。

至于挑选，在我们拿到这些元素后，首先进行理论上的计算，从而生成理论数据，然后用这些理论模拟数据训练出一个机器学习模型，拿到机器学习模型后，通过优化算法可以找到当前纯理论模型下的最优解，这也就是它预测出来的最好的配方，然后再让机器人进行实验验证。

但我们发现实验结果与首次理论模型预测还是存在些许偏差，那就要把实验数据也加入到数据库中，再优化出一个模型，这样最初的模型就会变得越来越准确，经过多次迭代后，最后预测出的结果跟实验验证结果一致，这就是找到了最好的配方。

搜狐科技：我们为什么不从地球制备好产氧催化剂直接带到火星上去？

赵路远：其实星际上有这个概念，就是原位资源利用。未来我们不论是在火星或是别的星际探索中，不可能一直是把地球的物资运送过去。

一个是我们的运输成本是非常高的，另外就是我们如果选择了地球上比较好的催化剂，并不能保证它在地外环境下也会发生一样的反应状况，所以最好是在当地环境下选择当地的材料，再进行优化创制。

搜狐科技：新闻报道中称这项研究用“两个月完成了两千年的任务”，对此您有什么看法？

赵路远：其实这可能有一些夸张。我刚提到有300多万种配方，但有经验的化学人员是不会一个一个进行尝试的，他们都有一种化学直觉，拿到结果后能够感知下一步该如何优化，所以我觉得这件事是不能量化的，这样的工作逻辑非常依赖化学工作者的经验。

那么像我们这种创制模式，会有一个理论模型作为指导，以此达到精准创制的目的，这也是我们工作的意义，也就是说它提升了工作效率和准确性。

搜狐科技：您觉得这项研究有哪些重大意义？是否离人类定居火星更进一步？

赵路远：我认为最大的意义是我们使用火星原料制备出了第一个产氧催化剂，一方面我们验证了人工智能技术在这种新材料上的创制能力，另一方面也展现出在地外星系上因地制宜创制化学品的能力，这为我们未来地外文明探索提供了一个新的技术手段，同时也离火星移民更近一步，但能否在火星上大面积应用还需要做各种各样的细节验证。

搜狐科技：倘若人类移民火星，“小来”系统制造的氧气量有多少？可供多少人使用多长时间？

赵路远：产氧催化剂制备的越多产生的氧气就越多，目前我们的效率是每个小时每平方米催化剂可以产生59.08g的氧气。如果有一个面积是100㎡，高度为3m的房子，在屋顶上涂上我们这样的催化剂，那么大概15.2小时这个小房子就可以充满21%浓度的氧气，就是刚刚够人类存活，这个数据还是挺可观的，到后面我们制备的越多就会供越多人使用越长时间。

搜狐科技：您可否谈谈下一步的研究方向是什么呢？

赵路远：我们之前的工作证明了这个创造模式是可以适用于几乎所有类型的化学、化工研究中的，比如能源化学、绿色化工、半导体等，有机领域、无机领域都是可以适用的，特别是一些可能会对人类造成物理伤害，包括火星上的无氧环境、或是与爆炸物、有毒化学品相关的研究，都可以使用我们这个机器人。

另外现在像ChatGPT 有一种通用智能的概念，这种通用智能的概念也可以应用在我们的“小来”身上。不同学科领域之间的思维方式有一些类似之处，那么未来拥有通用智能的“小来”的应用场景，应该也是可以向物理、生物或是星际领域来辐射推广。

搜狐科技：“小来”系统是否可以完全代替化学实验人员呢？

赵路远：我觉得肯定不是的，因为一个好的技术工具的出现应该是带来更多的可能性的。而且其实我觉得大家做科研，一开始也并不是想做重复型的“搬砖”工作的，“小来”的出现是可以让大家集中到找问题、提需求、做决策这样的更多能体现思维能力的工作中去，重复枯燥的工作就可以交给机器化学家来完成。

搜狐科技：您觉得像机器化学家“小来”系统这样的AI在科研应用中，对科研人员是降维打击还是有力工具？又该如何驯服AI呢？

赵路远：对我来说肯定是一个有力的工具，至于驯服，其实我觉得目前AI并没有那么多的威胁，比如我们经常用的ChatGPT，只要使用者有一定的思路，它就可以把思路整理成有条理的自然语言来叙述。

其实chatGPT所使用的自然语言这个工具本身还是人类理解世界的一种方式，因此我会觉得目前AI展现出来的能力还在人类的理解之下，并没有诞生出一些超过我们控制的东西，所以目前对我来说仍然是一个非常有力的思维工具。

此外，我觉得人类的创造性是AI难以匹及的，它仍然是被人类的需求所驱动。所以从它目前展现出来的能力看，不用担心被取代。返回搜狐，查看更多

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