从数学、物理、生物再落地药物化学,OpenAI的AI for Science版图再落关键一子。


就在今天,OpenAI宣布一项重磅成果推出近自主AI化学家系统!


OpenAI与Molecule.one 合作,GPT‑5.4 接入实验室,由智能体和机器人完成实验操作并反馈数据。

图片

在短短3个月时间内,这套系统进行了10080个反应,克药物合成公认的Chan–Lam偶联反应合成难题!

在AI的改进下,该反应平均产率飙升到25.2%,而且产率超过30%的反应比例从15.6%翻倍到了37.5%。

而AI提出的优化条件非常新颖,此前人类化学家几乎没有考虑过。

在第二轮优化中,GPT-5.4甚至还能找到更便宜、效果差别不大的平价替代品。

更重要的是,上述3个月的工作量,需要一名化学家10年的心血才能完成。

科学家要亲自动手做耗时又烧钱的实验的时代,正式宣告终结!



化身AI化学家,攻克合成难题

本次OpenAI并未依赖单一模型能力,而是搭建了一套多模块协同的端到端科研产品系统。


核心由GPT-5.4 大模型、Molecule.one的化学智能体Maria、自动化高通量实验室 Maria Lab三部分联动,形成完整自主科研闭环。

随后,研究人员给了AI一个开放式任务:改进一个重要化学反应类别。

结果,AI盯上了一个让化学家头疼多年的老问题——Chan-Lam偶联反应

药物化学中,Chan–Lam碳氮偶联反应是小分子药物研发的基石,抗癌药、抗菌药、利尿剂等主流药物的核心骨架均依赖该反应合成。


伯磺酰胺+硼酸(或硼酸酯)的组合作为最经典的Chan-Lam偶联反应,产率却惨不忍睹,平均只有16.6%,并且还有各种副产物。


传统人工研发模式下,化学家每日仅能完成3组实验。


想要完成完整条件筛选需要十余年,试错成本极高、周期极长,大量潜力药物分子因无法高效合成被放弃。


GPT-5.4浏览大量文献,突然蹦出一个奇怪的建议:加点TEMPO等温和氧化剂试试? 


之所以奇怪是因为,此前化学家只会想着改良催化剂,不会往额外加氧化剂这个冷门条件,相关文献也几乎没有参考先例。


随后,GPT-5.4通过两轮自动化实验完成验证与优化。


Maria实验室在AI指挥下,两轮跑了10080个反应


数据显示,加了TEMPO之后,平均产率飙升到25.2%,而且产率超过30%的反应比例从15.6%翻倍到了37.5%。


图片

图:TEMPO相比无氧化剂基线能提升产率


更牛的是,在测试的硼酸和磺酰胺底物中,分别有88%和83%都明显变好。


图片


随后人类科学家进一步进行了手动验证。


结果显示,14对底物中有11对产量更高,大多数情况下产量增加了两倍以上!


这还没完。

AI不光提了想法,它还自己设计第二轮实验,发现TEMPO可以被更便宜的模拟4羟基TEMPO替代,性能损失较小。

图片
 图:4-羟基TEMPO在较低成本下匹配TENMPO的性能

图片
图:手动实验验证中的反应瓶

为什么很重要?

长期以来,合成难度大是新药研发的最大阻碍。


科学家只能研究能顺利合成出来的分子,很多潜力巨大的药物分子,因为合成工艺不成熟,只能被搁置放弃。


而此前AI能够设计出大量的分子,但合成仍然需要科学家手动完成。


并且如果合成不出来进行验证,AI设计出的分子就没有任何用处。


这款AI化学家的出现,彻底改变了小分子药物研发的传统模式。


人工需要十年做完的实验量,AI几天就能完成;原本需要数月的工艺优化,现在数周就能落地,大幅节省时间和物料成本。


不过,OpenAI进一步指出:它只是近乎自主的AI化学家,而不是完全自主AI化学家。


因为上述过程全程离不开化学家的专业判断、实验修正和成果审核。


并且,该系统仅能优化特定的药物合成反应,还不能通用适配所有化学反应和工业生产场景。


但至少,这一步证明了一件事:AI不仅能读论文,提出假设,它还能在真实的实验室里自主设计、完成实验,并取得实质性的科学发现。


事实上,这不仅是OpenAI第一次走进实验室。


今年2月,OpenAI与合成生物学公司Ginkgo Bioworks合作,GPT‑5 接入实验室,由机器人完成实验操作并反馈数据。


结果显示,GPT-5仅用三轮实验,就刷新了低成本无细胞蛋白合成的SOTA


蛋白生产成本降低40%,试剂成本降低 57%,还开发出多款新型反应体系。


图片


两次成果表明,AI 已经具备从文献推导假设、再到自动化实验验证完整闭环的能力。


未来:打造通用型AI科学协作终端


这次的成果只是OpenAI科学AI布局的一小步。


团队表示,短期会继续扩大实验范围,研究清楚优化反应的底层原理,摸清这套方案的适用场景和短板,同时邀请行业第三方团队重复实验、验证效果。


从长期规划来看OpenAI想打造一款通用AI科研助手,全程辅助科学家完成提思路、做实验、析数据、迭代优化的全流程工作。


就在今天同一时间,OpenAI发布了用于衡量生命科学研究人工智能的新基准LifeSciBench


LifeSciBench 一共包含750个专家撰写任务,覆盖7类工作流和7个生物领域。


这些任务由173位科学家贡献,覆盖了从文献整合、靶点发现、分子设计到实验设计、结果分析的全链条科研任务。


图片

依托生命科学+化学基础领域,OpenAI有望赋能医药、农业、电子、能源、材料等多个行业,让AI成为科研人员的标配工具,加速各类科学创新落地。


OpenAI首席执行官奥特曼表示,未来两年,AI将在生物学、化学、物理学领域,做出真正意义上的发现。


AI颠覆科学的时代,正在加速到来!



—The End—

推荐阅读