化学计算机应该合成什么?

当我进入一个普通的合成化学实验室时，无论我在世界的哪个地方，我经常会对环境的熟悉感感到震惊。这里有长凳、通风柜、蒸发器和大量的玻璃器皿。所有这些工具都用于化学合成，这是一种几百年来基本没有变化的艺术形式。日复一日，普通的合成化学家都离不开通风柜，因为他们要进行复杂但重复的固体和液体处理操作。但如果有可能将按需制造复杂化合物的能力数字化呢?

大约八年前，我问我自己和我的团队，是否有可能自动制造复杂的化合物。我们能不能指导一个通用的化学机器人用计算机代码生产任何我想要的分子，就像一个专业化学家一样有效，而且成本很低?“化学计算机”的概念诞生了。¹

说我的语言

化学合成中的自动化并不新鲜——它已经对多肽合成和寡核苷酸化学产生了影响。今天，流动化学、低聚糖合成和迭代交叉偶联等领域的最新进展正在扩大通过自动化方法合成的化合物的数量。然而，到目前为止，在组合合成方面，自动化并没有带来同样的回报，因为产生的分子通常在复杂性上受到限制，而且来自相对较小的标准化反应。

为了挑战这种限制，我认为应该开发一种用于化学合成的编程语言。但是它应该如何运行，需要什么样的硬件呢?就在那时，我意识到这种方法应该反映出实验室化学家的工作方式。最好的方法是围绕圆底烧瓶建立系统，分批进行系列反应。这将意味着200年的历史反应可以被访问，今天活跃在世界上的20万名实验化学家可以识别这种方法并立即使用该系统。

我们的目标是使用相对较小范围的模块化设备来完成各种不同的合成。这要求我们开发一个高级抽象概念，包括任何化学合成的四个关键单元:反应、检验、分离和纯化。通过了解这些过程是如何联系在一起的，我和我的团队推断，报告化学合成过程的标准化格式，加上一套将合成与自动化机器人平台的物理操作联系起来的规则，将产生一种通用的化学编程语言-化学计算机。²

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我们正在建立化学计算机作为一个开放标准(见www.chemify.org)，鼓励和帮助尽可能多的人建造一座;目前，该计划可供非营利组织免费使用，并将及时推出商业版本。关键的好处是时间、成本、获取和安全。现在，普通的合成化学家花费大量的实验室时间来研究已知的反应，目标是已知的分子——未知的反应和分子通常是漫长链条的最后一步。如果这一过程可以自动化，那么更长的合成方案就可以实现，这对药物发现、新分子技术的发展等都有明显的好处。

随着越来越多的团队建造化学计算机，更多的代码将可用，更多的“按需”化合物将被制造出来。这意味着我们可以扩大化学物质的数据库，只需最小的人为干预就可以在化学计算机中制造。化学家们也可以更快地按需复制彼此的成果，鼓励合作而不是保密。新的反应、反应性和化合物可以在发表前在化学计算机上进行实际验证，新的反应、试剂和有趣的分子可以使用化学版本的Spotify共享，可能是按合成付费的模式。鉴于化学家们不再需要花时间研究旧的反应，他们可以专注于新的领域。也许化学甚至会见证它自己的摩尔定律，已知的新数字可访问分子的数量会定期翻倍。

通过我们新的化学标记语言XDL，一种新的方法可以为任何合成分发代码。我们还开发了软件，可以将标准的合成文本转换为在化学计算机中统一和可播放的标记语言。作为这个项目的一部分，我们鼓励合成化学家考虑以一种清晰的方式记录他们的人工合成，这样它们就可以很容易地转换和存储在这种语言中，然后可以转换为化学计算机的计算机代码或翻译回人类可读的文本。

为了化学计算机的成功，我们需要你的帮助。我们目前正在编制一份前100个合成代码的清单，让每个合成化学家都值得拥有一台化学计算机，所以请告诉我们你最想要自动化系统制造的顶级分子。对于那些愿意参与化学计算机开发的勇敢先驱，请与我们联系，这样我们就可以让您访问我们的化学代码和硬件开发的小型但不断扩大的数据库。目前，只有不到12个分子拥有用于生产的数字代码，但由于一台中等大小的化学计算机的成本不到23,000英镑，我们希望这个数字能够迅速扩大。

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