文匯報：化學(xué)前行 魔幻繼續(xù)
化學(xué)或許是對我們生活影響最大的科學(xué)?！蹲匀弧方谕瞥龅摹?/font>2014，化學(xué)家的選擇》的專題報道，讓大家有機會一睹化學(xué)領(lǐng)域可能出現(xiàn)的激動人心的變化。
一些關(guān)鍵信息來自兩周前剛結(jié)束的美國化學(xué)會2014年秋季會議，最重頭的與“夢之機器”有關(guān)——化學(xué)家們正在努力嘗試構(gòu)筑這樣一臺機器，它能合成任何化合物；其他亮點還包括在實驗室中模擬光合作用的研究，以及利用先進技術(shù)對液態(tài)水精細結(jié)構(gòu)進行表征、一種可以合成形貌單一的納米管的新方法等。
在全球化學(xué)界，美國化學(xué)會會議相當(dāng)于一座風(fēng)向標，它的議題往往指向化學(xué)研究和化工產(chǎn)業(yè)的方向。這項盛會每年春秋舉行兩次，通常云集著全美近1.5萬名化學(xué)家、工程師，以及全球一大批化學(xué)精英。在今年的秋季會議上，越來越多跡象表明，機械、電子等技術(shù)和工藝將更大幅度滲透到化學(xué)的領(lǐng)地，進而極大地改觀化學(xué)的面貌。
——文匯報編者
作者：李昂
“科學(xué)家夢寐以求的目標是造出這樣一臺機器：輸入‘抵御H7N9流感病毒’，它就會將此功能“翻譯”成化學(xué)結(jié)構(gòu)，并自動設(shè)計合成路線、輸出產(chǎn)品。”
這種“疏離感”恰好反映了有機合成研究工作的專業(yè)性。有機合成化學(xué)家通常要接受長年的職業(yè)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，很多人需要取得碩士和博士學(xué)位；即便如此，精細的專業(yè)劃分也使他們局限在自己所擅長的領(lǐng)域，和其他學(xué)科涇渭分明。
然而，有機合成領(lǐng)域的積累和思考，加上工程科學(xué)、信息科學(xué)、分析科學(xué)等其他學(xué)科的強大助推，可能會使這一學(xué)科及其技術(shù)在不久的將來以全新的面貌為人們提供更好的服務(wù)。
在2014年美國化學(xué)會秋季會議召開之際，《自然》雜志刊發(fā)這組報道，對有機化學(xué)近年來的深刻變革進行了深入淺出的介紹，也帶來了有益的思考。美國化學(xué)會年會是世界上規(guī)模最大、歷史最悠久的化學(xué)界盛會之一，迄今已有100余年歷史。它是全世界化學(xué)家共同的舞臺，不僅展示科研成果，更帶來科學(xué)思維的碰撞。近年來，對于化學(xué)科學(xué)的許多新生長點，例如綠色化學(xué)、能源化學(xué)、可持續(xù)性化學(xué)等，它都起到顯著的推動作用。
“煉金術(shù)士”變革的第一步，是用自動合成機器代替人工，合成化學(xué)前沿研究所需的分子。如果一個大學(xué)生能替代數(shù)十個“煉金術(shù)士”，那么，從節(jié)約人力和時間的角度，這個方向無疑具有巨大的吸引力。
為此，我們需要一部異常精密、可靠的自動合成機器。它的任務(wù)比任何一臺數(shù)控機床都要復(fù)雜得多——它加工的對象，是在由原子組合而成的千變?nèi)f化的有機分子，而“刀具”則是微觀上操控共價鍵的化學(xué)反應(yīng)。
值得欣喜的是，以美國麻省理工學(xué)院、日本東京大學(xué)，以及英國劍橋大學(xué)和南安普敦大學(xué)的化學(xué)家為代表的研究人員，已在自動合成機器方面取得了長足進步。更重要的是，他們的技術(shù)和理念已對制藥工業(yè)產(chǎn)生立竿見影的影響。
接下來的一步則要困難得多——為自動合成機器再裝上一個懂得化學(xué)的“智能大腦”，利用大數(shù)據(jù)分析能力，就可以找到幾乎能合成任意有機分子的最優(yōu)方法，而這正是眾多頂級“煉金術(shù)士”窮其畢生精力試圖獲得的秘方。
這樣，一個粗通化學(xué)基本常識的中學(xué)生，只要輸入一個有機分子的結(jié)構(gòu)，機器將很快直接輸出真實的合成產(chǎn)品。
通過麻省理工學(xué)院化學(xué)家的不懈努力，我們看到了造出這種智能機器的可能性。當(dāng)然，如果這類機器發(fā)展到較高階段，“煉金術(shù)士”的主要職責(zé)也將從“煉金”轉(zhuǎn)為研制“煉金爐”，而具體的操作任務(wù)將變得極其簡化。
最后一步在目前看來仍舊是遙不可及的夢想。如果我們在機器上輸入一種功能，例如“抗禽流感病毒H7N9”，那么它就可以將這種功能“翻譯”成化學(xué)結(jié)構(gòu)，并自動設(shè)計合成路線，輸出產(chǎn)品。這是藥物研發(fā)領(lǐng)域夢寐以求的圖景，也將對我們的未來產(chǎn)生巨大而積極的改變。
20世紀初的化學(xué)大師們根本無法想像今天的化學(xué)所達到的高度，同樣，我們也無法預(yù)料未來的化學(xué)將以何種神奇的方式改變?nèi)祟??？梢钥隙ǖ氖?，盡管面臨很多挑戰(zhàn)，經(jīng)過化學(xué)家的不斷思考和探索，化學(xué)合成將會更綠色、高效、易懂，也更貼近我們每個人的生活。
本文刊登于《文匯報》8月27日10版 科技文摘欄目
附：1、本文原文鏈接
2、《自然》雜志：“機器化學(xué)家”即將登場（上海有機所在讀博士生鄭慶飛編譯）
3、人工樹葉，捕捉陽光的革命（上海有機所在讀博士生鄭慶飛編譯）
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