AI辅助开启化学的新篇章——人工智能在化学领域的应用与发展综述

刘怡帆 彭浩南

引用本文: 刘怡帆, 彭浩南. AI辅助开启化学的新篇章——人工智能在化学领域的应用与发展综述[J]. 大学化学, 2025, 40(7): 189-199. doi: 10.12461/PKU.DXHX202405182 shu
Citation:  Yifan Liu,  Haonan Peng. AI-Assisted New Era in Chemistry: A Review of the Application and Development of Artificial Intelligence in Chemistry[J]. University Chemistry, 2025, 40(7): 189-199. doi: 10.12461/PKU.DXHX202405182 shu

AI辅助开启化学的新篇章——人工智能在化学领域的应用与发展综述

    通讯作者: 彭浩南,Email: phn@snnu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 (22272101);科技部重点研发计划(2022YFA12055001)

摘要: 本文探讨了人工智能(AI)在化学领域的应用及其带来的革命性变化。AI通过其强大的数据分析和模式识别能力,正在改进化学研究方法,从分子合成到药物发现等多个领域实现了突破。具体案例包括利用AI加速新材料发现、实现自主化学实验室操作、推动个性化化学教育等。此外,AI在环境化学和绿色化学领域的应用也展现了其在污染物行为分析和新能源技术开发方面的潜力。本文强调了跨学科合作、数据共享、AI课程引入等措施的重要性,以充分发挥AI在化学领域的潜力,推动科学研究的进一步发展。

English

    1. [1]

      Baum, Z. J.; Yu, X.; Ayala, P. Y.; Zhao, Y.; Watkins, S. P.; Zhou, Q. J. Chem. Inf. Model. 2021, 61 (7), 3197.Baum, Z. J.; Yu, X.; Ayala, P. Y.; Zhao, Y.; Watkins, S. P.; Zhou, Q. J. Chem. Inf. Model. 2021, 61 (7), 3197.

    2. [2]

      Zhu, Q.; Zhang, F.; Huang, Y.; Xiao, H.; Zhao, L.; Zhang, X.; Song, T.; Tang, X.; Li, X.; He, G. Natl. Sci. Rev. 2022, 9 (10), nwac190.Zhu, Q.; Zhang, F.; Huang, Y.; Xiao, H.; Zhao, L.; Zhang, X.; Song, T.; Tang, X.; Li, X.; He, G. Natl. Sci. Rev. 2022, 9 (10), nwac190.

    3. [3]

      Walters, W. P.; Murcko, M. Nat. Biotechnol. 2020, 38 (2), 143.Walters, W. P.; Murcko, M. Nat. Biotechnol. 2020, 38 (2), 143.

    4. [4]

      de Almeida, A. F.; Moreira, R.; Rodrigues, T. Nat. Rev. Chem. 2019, 3 (10), 589.de Almeida, A. F.; Moreira, R.; Rodrigues, T. Nat. Rev. Chem. 2019, 3 (10), 589.

    5. [5]

      Jie, J.; Hu, Z.; Qian, G.; Weng, M.; Li, S.; Li, S.; Hu, M.; Chen, D.; Xiao, W.; Zheng, J. Sci. Bull. 2019, 64 (9), 612.Jie, J.; Hu, Z.; Qian, G.; Weng, M.; Li, S.; Li, S.; Hu, M.; Chen, D.; Xiao, W.; Zheng, J. Sci. Bull. 2019, 64 (9), 612.

    6. [6]

      Boiko, D. A.; MacKnight, R.; Kline, B.; Gomes, G. Nature 2023, 624 (7992), 570.Boiko, D. A.; MacKnight, R.; Kline, B.; Gomes, G. Nature 2023, 624 (7992), 570.

    7. [7]

      Zhu, Q.; Huang, Y.; Zhou, D.; Zhao, L.; Guo, L.; Yang, R.; Sun, Z.; Luo, M.; Zhang, F.; Xiao, H.; et al. Nat. Synth. 2024, 3 (3), 319.Zhu, Q.; Huang, Y.; Zhou, D.; Zhao, L.; Guo, L.; Yang, R.; Sun, Z.; Luo, M.; Zhang, F.; Xiao, H.; et al. Nat. Synth. 2024, 3 (3), 319.

    8. [8]

      Liu, Z. H.; Liu, Y. X.; Yang, Y. L.; Li, J. F. ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15 (25), 31049.Liu, Z. H.; Liu, Y. X.; Yang, Y. L.; Li, J. F. ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15 (25), 31049.

    9. [9]

      Hock, F. J.; Pugsley, M. K. Drug Discovery and Evaluation: Safety and Pharmacokinetic Assays, 3rd ed.; Springer International Publishing: Cham, Switzerland, 2023.Hock, F. J.; Pugsley, M. K. Drug Discovery and Evaluation: Safety and Pharmacokinetic Assays, 3rd ed.; Springer International Publishing: Cham, Switzerland, 2023.

    10. [10]

      Smalley, E. Nat. Biotechnol. 2017, 35 (7), 604.Smalley, E. Nat. Biotechnol. 2017, 35 (7), 604.

    11. [11]

      Schneider, P.; Walters, W. P.; Plowright, A. T.; Sieroka, N.; Listgarten, J.; Goodnow Jr, R. A.; Fisher, J.; Jansen, J. M.; Duca, J. S.; Rush, T. S. Nat. Rev. Drug Discov. 2020, 19 (5), 353.Schneider, P.; Walters, W. P.; Plowright, A. T.; Sieroka, N.; Listgarten, J.; Goodnow Jr, R. A.; Fisher, J.; Jansen, J. M.; Duca, J. S.; Rush, T. S. Nat. Rev. Drug Discov. 2020, 19 (5), 353.

    12. [12]

      Smith, G. F. Methods Mol. Biol. 2022, 2390, 483.Smith, G. F. Methods Mol. Biol. 2022, 2390, 483.

    13. [13]

      Lin, Y.; Zhang, Z.; Mahjour, B.; Wang, D.; Zhang, R.; Shim, E.; McGrath, A.; Shen, Y.; Brugger, N.; Turnbull, R.; et al. Nat. Commun. 2021, 12, 7327.Lin, Y.; Zhang, Z.; Mahjour, B.; Wang, D.; Zhang, R.; Shim, E.; McGrath, A.; Shen, Y.; Brugger, N.; Turnbull, R.; et al. Nat. Commun. 2021, 12, 7327.

    14. [14]

      Chan, H. S.; Shan, H.; Dahoun, T.; Vogel, H.; Yuan, S. Trends Pharmacol. Sci. 2019, 40 (8), 592.Chan, H. S.; Shan, H.; Dahoun, T.; Vogel, H.; Yuan, S. Trends Pharmacol. Sci. 2019, 40 (8), 592.

    15. [15]

      Asha, P.; Natrayan, L.; Geetha, B.; Beulah, J. R.; Sumathy, R.; Varalakshmi, G.; Neelakandan, S. Environ. Res. 2022, 205, 112574.Asha, P.; Natrayan, L.; Geetha, B.; Beulah, J. R.; Sumathy, R.; Varalakshmi, G.; Neelakandan, S. Environ. Res. 2022, 205, 112574.

    16. [16]

      费彦肖, 吴俊星. 智能城市, 2020, 6 (7), 152.

    17. [17]

      Kamkar, M.; Leonard, K. C.; Ferrer, I.; Loo, S. C. J.; Biddinger, E. J.; Brady, D.; Carrier, D. J.; Gathergood, N.; Han, H.; Hermans, I. ACS Sustain. Chem. Eng. 2024, 12, 2924.Kamkar, M.; Leonard, K. C.; Ferrer, I.; Loo, S. C. J.; Biddinger, E. J.; Brady, D.; Carrier, D. J.; Gathergood, N.; Han, H.; Hermans, I. ACS Sustain. Chem. Eng. 2024, 12, 2924.

    18. [18]

      Hao, K. MIT Technol. Rev. 2019, 123 (1), 1.Hao, K. MIT Technol. Rev. 2019, 123 (1), 1.

    19. [19]

      Alasadi, E. A.; Baiz, C. R. J. Chem. Educ. 2023, 100 (8), 2965.Alasadi, E. A.; Baiz, C. R. J. Chem. Educ. 2023, 100 (8), 2965.

    20. [20]

      Holotescu, C.; Grosseck, G. Brain-Broad Res. Artl. 2018, 9, 99.Holotescu, C.; Grosseck, G. Brain-Broad Res. Artl. 2018, 9, 99.

    21. [21]

      AI助教走进有机化学课堂,会发生什么奇妙反应?[2024-05-28]. https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1Nzg2NzcyNw==&mid=2247495318&idx=1&sn=797a3b7c04c0bd157b60de03d439b5e9&chksm=eb8e0b2619e8952faf4cae89b72389eeafd7473f86f1fdc387eda5d613e2cdb3bcc0d8a91b22&scene=27.

    22. [22]

      Volk, A. A.; Epps, R. W.; Abolhasani, M. Adv. Mater. 2021, 33 (4), 2004495.Volk, A. A.; Epps, R. W.; Abolhasani, M. Adv. Mater. 2021, 33 (4), 2004495.

    23. [23]

      Mehr, S. H. M.; Craven, M.; Leonov, A. I.; Keenan, G.; Cronin, L. Science 2020, 370 (6512), 101.Mehr, S. H. M.; Craven, M.; Leonov, A. I.; Keenan, G.; Cronin, L. Science 2020, 370 (6512), 101.

    24. [24]

      Burger, B.; Maffettone, P. M.; Gusev, V. V.; Aitchison, C. M.; Bai, Y.; Wang, X.; Li, X.; Alston, B. M.; Li, B.; Clowes, R. A. Nature 2020, 583 (7815), 237.Burger, B.; Maffettone, P. M.; Gusev, V. V.; Aitchison, C. M.; Bai, Y.; Wang, X.; Li, X.; Alston, B. M.; Li, B.; Clowes, R. A. Nature 2020, 583 (7815), 237.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1
  • 文章访问数:  26
  • HTML全文浏览量:  8
文章相关
  • 发布日期:  2025-03-27
  • 收稿日期:  2024-05-27
  • 修回日期:  2024-09-14
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章