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當前，人工智能（AI）技術在算法優(yōu)化與算力提升的雙重推動下，已在化學、生物等領域的 “干實驗室"（虛擬模擬）環(huán)節(jié)實現(xiàn)L3級別的成熟應用。然而，與之適配的下游實驗驗證設備在全球范圍內仍存在顯著供給缺口，高通量實驗設備因此成為承接AI實驗路徑的核心載體。盡管科研與產(chǎn)業(yè)界對高通量設備的需求日益迫切，但市場供給端成熟的產(chǎn)品卻較少，其發(fā)展仍面臨多重技術瓶頸。
為深入剖析高通量設備的開發(fā)現(xiàn)狀與突破路徑，分析測試百科網(wǎng)專訪了歐世盛（北京）科技有限公司（以下簡稱：歐世盛）化學應用總監(jiān)王海玉。作為國內高通量設備研發(fā)領域的頭部企業(yè)，歐世盛在該領域投入大、產(chǎn)品迭代快，其技術布局與行業(yè)洞察具有重要參考價值。
歐世盛化學應用總監(jiān)王海玉（左一）及市場部林琳（左二）、
分析測試百科網(wǎng)總經(jīng)理卞利萍（右二）及資深編輯楊瑩（右一）
一、認知澄清：
高通量設備與自動化設備的核心差異
王海玉總監(jiān)首先指出，行業(yè)對高通量設備存在普遍認知誤區(qū) —— 即將其與“機器人自動化實驗室"與 傳統(tǒng)“黑燈實驗室"設備混淆。事實上，高通量設備的核心訴求體現(xiàn)在三個維度：
第一個維度是反應效率的高效性，即快速完成反應、第二維度是反應類型的兼容性即覆蓋多元反應類型、第三維度是自動化設備與與AI的深度協(xié)同性。
因此，高通量設備首先要突破的第一點便是如何讓反應快速穩(wěn)定的完成，將傳統(tǒng)需要數(shù)十小時的反應壓縮至分鐘級。其次是在解決完高效性的基礎問題之后，還要解決“反應覆蓋廣度" 瓶頸：既要兼容均相/非均相、高壓/低壓、高溫/低溫等多元反應類型（雖無法都覆蓋，但需實現(xiàn)主流場景全覆蓋），又要解決非常規(guī)反應條件下的工程化難題。最后，第三個維度自動化設備與與AI的深度協(xié)同性具體表現(xiàn)為兩重核心任務：一是快速驗證AI生成的合成路線可行性，二是通過海量實體實驗積累真實反應數(shù)據(jù)，反哺 AI 優(yōu)化數(shù)據(jù)模型。當前AI化學模擬的核心痛點在于，其數(shù)據(jù)庫主要依賴已知文獻數(shù)據(jù)抓取，而文獻數(shù)據(jù)與實際工藝開發(fā)數(shù)據(jù)存在顯著偏差，導致AI預測的反應路線在準確度與實用性上大打折扣。
基于以上種種技術壁壘，高通量實驗室的發(fā)展主要有以下七個階段：
七個階段
1、機器人替代人工操作的自動化
實現(xiàn)簡單、重復性人工操作的替代，如開關柜門、移取試管、樣品分裝等。該階段以機械臂和基礎自動化設備為主，尚未涉及反應層面和某個步驟的智能控制。
2、不涉及反應本身的節(jié)點自動化
可實現(xiàn)某一特定化學反應步驟的單步自動化控制，如加料、控溫、攪拌與淬滅等。目前絕大多數(shù)企業(yè)仍處于這一階段，尚未解決反應本身問題，只是解決流程處理節(jié)點的自動化。如加料平臺模塊，目前不少公司都已推出相關產(chǎn)品，但在固體加料上都存在加料速度慢、精準度低的通病，歐世盛通過負壓結構控制和算法的聯(lián)動，實現(xiàn)了秒級固體加樣，進而提升加料模塊與后端高通量設備的協(xié)同性。
3、單步反應自動化
在解決前兩個階段問題的基礎上，在這一階段不僅可以實現(xiàn)某一單步反應的自動化，還可以攻克反應層面核心問題，可以大幅縮短反應時間，提高收率和轉化率。如：以微通道反應方式解決加氫、氧化、硝化、重氮化等反應問題。歐世盛通過近十年的微通道反應器的工藝積累，在此類單步自動化設備和工藝上有了幾十項0-1的突破，并在國內外數(shù)百家頭部用戶落地應用。
4、部分反應類型全流程自動化
部分類型的反應包括可流動的均相/非均相反應，可實現(xiàn)高壓及高低溫的反應條件，可實現(xiàn)多步合成反應及后處理和在線檢測的全流程自動化串聯(lián)，真正建成“黑燈實驗室"或“黑燈工廠"。此階段高通量設備的硬件需要諸多突破，軟件也極為重要，需要軟件通過邊界算法及歸一性算法等指導硬件做相應的實驗，從而達到用最少的實驗量得到zuiyou的結果。目前歐世盛是業(yè)界少數(shù)擁有商業(yè)化成功案例的企業(yè)之一，實現(xiàn)從起始物到終產(chǎn)物的全程無人操作。
5、全反應類型的全流程自動化
此階段包括第四階段的多步自動化，還包括高通量釜式反應及非常規(guī)反應條件下的苛刻反應類型如超低溫、超高壓條件的反應，以及氟化、鋰化等難度較高的合成反應還包括聚合及高分子類的反應。目前世界上尚未有突破此階段的全流程反應裝置。
6、實驗大數(shù)據(jù)與AI模型融合
在第四、第五階段的基礎上，AI軟件憑借成熟算法與高通量實驗室場景中積累的數(shù)據(jù)，可對實驗參數(shù)進行結構化梳理及優(yōu)化，為AI新靶點的逆合成路線的真實性和可靠性提供數(shù)據(jù)支撐。
7、全AI主導的自主實驗
在第六階段的基礎上，將AI系統(tǒng)給出的模擬實驗數(shù)據(jù)推理及逆合成路徑推送給下端高通量實驗室做快速驗證，從自動執(zhí)行到結果分析與再優(yōu)化的完整閉環(huán)，具備真正意義上的“干濕實驗室融合"效果。目前該階仍屬未來發(fā)展方向。
歐世盛之所以在行業(yè)內所有企業(yè)跨入第五階段，離不開十年穩(wěn)扎穩(wěn)打的技術積累。
二、技術突破：
從核心硬件到檢測系統(tǒng)的全鏈條創(chuàng)新
歐世盛憑借十余年微反應自動化設備的技術積累，已構建起涵蓋供料單元、反應單元、檢測單元、后處理單元的完整技術體系。
以最核心的反應單元為例，歐世盛已開發(fā)出三類高通量反應裝置：間歇式高通量反應釜、微通道陣列反應器、夾泡反應器連續(xù)合成設備。三類設備均需攻克“0-1"級別的核心技術難題，以滿足多元反應類型、非常規(guī)反應條件的適配：定制化閥密封技術、精準溫壓控制模塊、耐腐蝕材料選型，插拔式密封結構、高精度固體加料、氣液混合液位檢測、自動造粒、自動柱管裝填技術等，最終實現(xiàn)對復雜反應場景的穩(wěn)定支撐。
在線檢測系統(tǒng)是高通量設備的“眼睛"，直接決定數(shù)據(jù)獲取的實時性與準確性。歐世盛已構建起多維度光譜檢測矩陣，涵蓋紫外、近紅外、中紅外、拉曼光譜，同時整合 HPLC 檢測、液質聯(lián)用（LC-MS）、核磁共振（NMR）等分析技術，確保反應過程數(shù)據(jù)的全面捕獲。
此外，針對試劑成本高昂的行業(yè)痛點，歐世盛在設備設計中融入 “微量反應" 理念：通過微通道、管道夾泡反應技術，將單次實驗試劑量降至zuidi，在保證驗證結果可靠性的前提下，顯著降低用戶的實驗成本，提升設備的實際應用價值。
三、數(shù)據(jù)協(xié)同：
填補文獻空白，構建AI-高通量閉環(huán)
當前化學合成領域存在嚴重的“數(shù)據(jù)斷層"—— 近 10 年公開文獻中，化學反應的過程參數(shù)（溫度、壓力、物料配比、催化劑等）、動力學數(shù)據(jù)等核心信息數(shù)據(jù)存量極少，導致 AI 難以基于數(shù)據(jù)優(yōu)化反應路徑。依托十余年的技術積累，歐世盛的高通量設備在開展實驗驗證時，可同步為AI數(shù)據(jù)庫補充海量反應真實數(shù)據(jù)，達到訓練AI模型的目的，最終實現(xiàn)反應效率與工藝可行性的雙重優(yōu)化。
智能化軟件是實現(xiàn)“數(shù)據(jù)驅動反應優(yōu)化" 的核心樞紐。歐世盛的軟件通過數(shù)據(jù)歸集、多維度分析、智能診斷等功能，可大幅減少無效實驗：傳統(tǒng)需進行數(shù)萬次排列組合的反應篩選，在軟件算法指導下，僅需數(shù)十至數(shù)百次驗證，即可鎖定zuiyou路線，顯著縮短研發(fā)周期，提升高通量設備的效率上限。
四、行業(yè)展望：
AI 化學閉環(huán)需全鏈條創(chuàng)新突破
王海玉總監(jiān)強調，構建“干-濕實驗室"的完整閉環(huán)，是化學領域從業(yè)者與企業(yè)的共同目標，它需要突破多重壁壘：在硬件端，需持續(xù)推進核心部件、反應材料、反應模式的源頭創(chuàng)新；在數(shù)據(jù)端，需通過高通量設備積累更豐富、真實的反應數(shù)據(jù)；在軟件端，需深化 AI 算法與實驗數(shù)據(jù)的融合，提升反應預測的精準度。只有通過全鏈條技術創(chuàng)新，才能讓高通量設備真正發(fā)揮“快速篩選、高效驗證"的價值，這也是歐世盛的核心競爭力所在。
歐世盛的高通量系列新產(chǎn)品——全自動高通量催化劑合成工作站即將交付國內某頭部科研院校，為催化領域高效研發(fā)提供了一體化技術解決方案，標志著歐世盛聯(lián)手中國科研頭部用戶向智能高通量emc邁進關鍵一步。
該工作站可全面覆蓋催化材料研發(fā)中的配料、反應、研磨、過濾、焙燒、烘干、壓片、性能測試等關鍵實驗流程，打破傳統(tǒng)催化研發(fā)中 “單元操作分散、人工干預多、流程銜接低效" 的痛點，實現(xiàn)研發(fā)過程的標準化與連續(xù)性。
核心壁壘
1、全流程自動化集成，突破行業(yè)從 “單步自動化" 到 “全流程自動化"的核心瓶頸
與市面上多數(shù)停留于 “配料操作自動化" 的設備不同，此次交付的全自動高通量催化劑合成工作站突破各工作站間卡點，構建了全模塊協(xié)同的集成化體系。核心配置包括自動配料模塊、焙燒烘干模塊、自動壓片模塊、自動造粒模塊等樣品制備單元，以及四通道催化劑評價裝置（含自動拆裝單元） 組成的反應評價核心單元，同時配套氣液分離、自動采樣、結果分析模塊，并通過 AGV 智能運輸機器人實現(xiàn)各單元間物料的無人化轉運。其中烘干焙燒模塊使用的馬弗爐與干燥箱均為多腔，干燥箱內腔數(shù)量為9個，馬弗爐內腔數(shù)量為3個，真正落實了在每個核心環(huán)節(jié)的高通量的高效理念。
2、以催化設備構建差異化競爭優(yōu)勢
行業(yè)催化劑評價裝置：依托微通道反應器強化傳質、傳熱的核心優(yōu)勢，對于制備的催化劑性能進行快速驗證，完成了“反應原料配置 — 催化劑合成 — 催化劑評價" 全工作鏈的自動化閉環(huán)運行通過上述核心技術創(chuàng)新，使該工作站從根源上提升了催化劑合成與評價的效率，為催化材料的高通量篩選、工藝優(yōu)化提供了可靠的硬件支撐。
此次與該國內頭部院校的合作，是歐世盛高通量催化裝備獲得頂尖科研院校認可的重要標志。除已交付的全自動高通量催化劑合成工作站外，歐世盛還將為其他頭部科研院校提供多通道電化學高通量篩選平臺、超高通量光催化劑智能開發(fā)平臺、高通量全自動合成儀。進一步完善高通量系列產(chǎn)品線布局。
作為銜接 AI 虛擬模擬與實體實驗的核心載體，高通量實驗設備的成熟度直接決定 AI 化學的產(chǎn)業(yè)化進程。歐世盛全自動高通量催化劑合成工作站的落地應用，不僅將助力科研院所在催化材料基礎研究與應用開發(fā)中縮短研發(fā)周期、降低試錯成本，更將為“AI 驅動的高通量催化研發(fā)" 提供可復制的模塊化繼承靈活解決方案。隨著核心技術的持續(xù)迭代與行業(yè)生態(tài)的逐步完善，高通量實驗有望成為推動化學研究范式從“經(jīng)驗驅動"向“數(shù)據(jù)驅動" 變革的核心力量。
