2024年4月1日发(作者：杨海逸)
科技｜创新
Chemputer
药物自动合成计算机系统
通过Chemputer系统的数字化合成，有望推动药品研发领域的变革性发展。世界偏
远地区的专业人员在必要的情况下，可以制备救命的药物，可以共享到最新研发的药物分
子，用于创新疗法的研究，也期待未来的Chemputer系统创造出更多的可能性
文/ Tim Adams 译/李雨蒙
通
常情况下，复杂的有机化合物是在实验室中
经手工操作而成，可是由于在化合物科学文
应模块、内部过滤模块（可加热或冷却）、自动化
的液-液分离模块以及溶剂蒸发模块，将化学合成
的不同过程分成图标化的模块。当然，合成化学物
质不可能凭空制造——整个化学合成过程不仅需要
Chemputer软件，同时也需要一些物理设备：瓶装
试剂、圆底烧瓶、过滤和液-液分离装置、旋转蒸
发器，以及输送化学品的管道、阀门和泵。Leroy
教授将文献中的合成方法和步骤指令输入到适合自
动化的步骤，合成步骤被转换为数字代码，并可以
在平台之间灵活地发布且无需修改，进而大大提高
了重复性和复杂分子的合成率。
接下来，研究人员通过开发控制软件，在后
续反应步骤中自动清洗和重复使用硬件模块，完
成了一个从独立单元操作，到组合完整的多步骤
合成过程，最终用于实验室规模的有机合成。为
确保Chemputer的正常运行，必须将定义、控
制输入、反应器和输出等过程进行编程。由此，
Chemputer特定指令程序生成。从抽象层面来
献中，许多反应步骤并没有特别准确的描述或者
某些细节被人们忽略，最后导致一些合成步骤难
以复制。
近日，《科学》杂志在线发布了英国格
拉斯哥大学Leroy Cronin教授发明成果——
Chemputer： 化学编程语言驱动的模块化自动合
成机器。研究人员表示，Chemputer允许全世界
的化学家将他们的配方转变成数字化密码，进而
可以在线下载分享给其他人，就像下载音乐一样
廉价和便捷。
实验中Chemputer 自动化系统，在无任何人
为干预的情况下成功地合成了3种常用药物分子：
盐酸苯海拉明(diphenhydraminehydrochlorid)，卢
非酰胺(rufinamide)和西地那非(sildenafil)，三者
的产率和纯度都堪比人工合成。
Chemputer系统由不同的模块构成，包括反
70
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
中国民商
2019年第02期／总第74期
讲，它可以运行用于控制模块化平台的命令，这离、蒸发和色谱分离等操作模块，这些模块都是实
样就可以将书面方案转换为特定的代码进行模块际应用化学反应合成中的关键步骤。
运行。接下来，每个模块都配置驱动程序，以及总体来说，实验室规模的化学合成自动化将
标准化的应用程序编程接口(API)，将指令集输送是未来的科技发展趋势，这项研究真正在有机化
到Chemputer中。学自动合成领域迈出了重要的一步。除此之外，
在Chemputer系统中，连接模块的物理路径在整合科学文献的合成描述步骤和化学合成语言
被称为GraphML（一种开源格式），它使得有机标准化的基础上，提出并有效验证了一个可行的
化学物找到在源烧瓶和目标烧瓶之间的路径，以自动合成机器，包括软硬件的配置和组装。而另
及容器的热板搅拌器等地址设备。GraphML是一一大优势是，Chemputer系统与传统的实验室操
种可扩展标记语言的交换格式。而合成程序则使作相结合的合成操作，很适合编程基础较差的合
用Chemical Assembly (ChASM)的脚本语言编成工作者。此外，研究人员全部使用了传统的实
写，这种语言为所有当前实现的机器操作提供指验室器具，模块部件的总成本低于1万美元，也就
令，并支持函数和变量的定义。意味着这一系统如果可以进一步优化升级，将很
为有效控制化学反应，Chemputer被设计有可能惠及有机化学圈。
为接受ChASM语音命令，比如“开始搅拌反不可否认的是， Chemputer系统还处于初级
应器”，并在GraphML中找到指令中的模块。研究阶段，仍有许多不足之处有待解决。比如研究
ChASM代码可以与系统特定的GraphML文件自中选取的这3个药物分子，合成路线都相对较短而
由配对，如果在另一个不同的平台上合成相同的且分离较为简单，而实验展示的分离技术绝大部分
产品，系统就无需再重新优化。为了把实验步骤只涉及萃取分离，而在相对副反应较多的步骤中，
转化为泵和搅拌器的指令，使用者提供类似于将则很难实现研究人员所描述的如此高纯度的分离效
实验方案转化为合成模式的文本形式。发表的实果。并且像LC-MS、NMR、IR这些分析技术在文
验方案或者实验记录本上的操作步骤先转化为较中也没有提及，说明这些步骤只能是最后优化好
易理解的化学描述语言(XDL)，然后再转化为机器后，才可以用Chemputer系统来重复操作。
可读的ChASM命令。研究人员表示，通过Chemputer系统的数
接下来，ChASM和GraphML文件都传给字化合成，在未来有望推动药品研发领域的变革
Chemputer， Chemputer下达指令，利用两方面的性发展。药品研究者们可以通过一个简单的App
信息来控制实验仪器，高效地完成合成过程。由于完成新分子与新药物的开发与制备。世界偏远地
这些单元操作并不总是以相同的顺序进行，尤其是区的专业人员在必要的情况下，可以制备救命
在涉及多步合成的情况下，需要灵活地移动模块之的药物，可以非常容易地共享到最新研发的药
间材料。为此，Leroy教授及团队在流体主干周围物分子，用于创新疗法的研究，也期待未来的
建立了物理结构，包括一系列注射泵和六通阀。这Chemputer系统创造出更多的可能性。
种设计的优势在于它是可扩展的：使用者可以随时
编译自《科学》杂志
在骨架的末端添加更多的泵单元。基于这一结构，
（责任编辑 姜懿翀）
研究人员们还进一步开发了混合、过滤、液/液分
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71
科技｜创新
电脑触摸板并无区别。首先，它适用于任
1
戴上这枚“戒指”
手指就变成了鼠标
Padrone Ring的外观就像一枚普通戒
指，使用者戴在手上之后，桌子就变成了
触控板，使用这只“鼠标戒”和用笔记本
何桌面，或是稍硬的表面，戴在左手右手都
可以。
这款指环重量只有8克，可通过蓝牙连接
电脑，免驱动，不占用USB接口。
当食指触摸桌面，鼠标指针开始跟随指尖
移动，再次抬起指尖时，则指针停止移动。
食指敲桌子，相当于左键单击；用中指敲桌
面，相当于右键单击。
食指和中指同时向下或向上，等同鼠标滚
轮滚动。
2
家用级 VR 显示系统
这是由 Broomx Technologies 公司开发的 MK
Player360 VR 家用虚拟现实显示系统，照片中它
看似小巧，实际上它与电视台录影所用的大型摄像
机的大小差不多。这个装置采用了超广角360°
投影镜头，内置的传感器可以识别空间大小，通过
连接互联网和家用智能设备和音响设备，就能在
卧室里创造出沉浸式的交互 4D 全景影像，将卧室
变成一个可以自定义的互动房间。我们可以将投
影仪与所观察到的场景同步，所以如果观察到水下
世界，那我们就会有一个奇妙的水下体验，在那里
你可以看到水波和灯光在房间中反射。当你进入
水下的时候，床就会停止移动，水下也没有波浪。
3
首款智能牙刷出炉 3秒就能清洁牙齿
最近，外国工程师发明了世界上第
一款 “智能牙刷” - Unico。这款
牙刷具有 22 个独立的电动刷头，
可同时围绕人的牙齿的下部、上部
和中间三个部分旋转。同时还可
通过小型喷嘴喷洒牙膏和漱口水
来清洁舌头。它配有单独的旋转
电动牙刷头，通过点击连接的电源
组单元来激活。这套装置总共由
主体部分、充电部分和基座三部分
组成。主体部分配有喇叭形刷子，
可以充分接触到牙齿的每个部分，
包括两颗牙齿之间的缝隙，而且不
会损坏牙齿和牙龈的牙釉质。
72
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中国民商
2019年第02期／总第74期
4
Sensus盲人之眼
Sensus 是给盲人和视障人
士使用的一种装备，相当于
给了盲人一双“电子眼”。
它使用红外传感器探测障
碍物，并发出震动来提醒使
用者。
当障碍物离得越来越近，它
辅助设备可以让他们保证出
的震动也会相应地变得更
行安全。
强。作为视障患者，想要拥有
这个 Sensus 功能简单，方
一条导盲犬是比较奢侈的念
便人们穿戴到任何东西上，
想，但是现在又没有很好的
手腕、手指、胸前或是盲杖。
6
无线充电移动电源
Brickspower
5
近日，洛杉矶Libtech公司
开发了一款新型无线充电器
智能手部康复手套
BricksPower，这款充电器真
正做到了将无线充电和移动电
源合二为一。BricksPower实
现了无线吸附手机，从吸附、充
电再到出门，没有电线烦扰，是
把无线充电从桌面和床头带到
街道跨越性的一步，它实现了
随时随地无线充电，只要能想
近日，韩国一家企业推出Rapael
过一套 AI 算法生成一套自合适的
到的使用场景，它都能够实现
智能手套， 这是一款专门用来给
“康复训练方案”，让患者每天通
充电的可能性。Brickspower
手部功能障碍，或者上肢瘫痪病
过完成一些游戏任务动作来训练
尺寸比较迷你，大小只有手机
人康复训练使用。手套采用人体
手部肌肉，帮助恢复手部机能。此
一半大小。 Brickspower电
工程学设计，弹性体材料制造，轻
外，手套内置传感器可以监测和追
池容量为 3000mAh，3小时
便且易于清洁。同时，手套还可以
踪患者玩游戏时的表现，并记录
可充满。每块电池大约可以给
准确评估患者当前的能力，并通
有关数据。
iPhone 7 充满电一次。
（整理／责编 李雨蒙）
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2024年4月1日发(作者：杨海逸)
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药物自动合成计算机系统
通过Chemputer系统的数字化合成，有望推动药品研发领域的变革性发展。世界偏
远地区的专业人员在必要的情况下，可以制备救命的药物，可以共享到最新研发的药物分
子，用于创新疗法的研究，也期待未来的Chemputer系统创造出更多的可能性
文/ Tim Adams 译/李雨蒙
通
常情况下，复杂的有机化合物是在实验室中
经手工操作而成，可是由于在化合物科学文
应模块、内部过滤模块（可加热或冷却）、自动化
的液-液分离模块以及溶剂蒸发模块，将化学合成
的不同过程分成图标化的模块。当然，合成化学物
质不可能凭空制造——整个化学合成过程不仅需要
Chemputer软件，同时也需要一些物理设备：瓶装
试剂、圆底烧瓶、过滤和液-液分离装置、旋转蒸
发器，以及输送化学品的管道、阀门和泵。Leroy
教授将文献中的合成方法和步骤指令输入到适合自
动化的步骤，合成步骤被转换为数字代码，并可以
在平台之间灵活地发布且无需修改，进而大大提高
了重复性和复杂分子的合成率。
接下来，研究人员通过开发控制软件，在后
续反应步骤中自动清洗和重复使用硬件模块，完
成了一个从独立单元操作，到组合完整的多步骤
合成过程，最终用于实验室规模的有机合成。为
确保Chemputer的正常运行，必须将定义、控
制输入、反应器和输出等过程进行编程。由此，
Chemputer特定指令程序生成。从抽象层面来
献中，许多反应步骤并没有特别准确的描述或者
某些细节被人们忽略，最后导致一些合成步骤难
以复制。
近日，《科学》杂志在线发布了英国格
拉斯哥大学Leroy Cronin教授发明成果——
Chemputer： 化学编程语言驱动的模块化自动合
成机器。研究人员表示，Chemputer允许全世界
的化学家将他们的配方转变成数字化密码，进而
可以在线下载分享给其他人，就像下载音乐一样
廉价和便捷。
实验中Chemputer 自动化系统，在无任何人
为干预的情况下成功地合成了3种常用药物分子：
盐酸苯海拉明(diphenhydraminehydrochlorid)，卢
非酰胺(rufinamide)和西地那非(sildenafil)，三者
的产率和纯度都堪比人工合成。
Chemputer系统由不同的模块构成，包括反
70
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中国民商
2019年第02期／总第74期
讲，它可以运行用于控制模块化平台的命令，这离、蒸发和色谱分离等操作模块，这些模块都是实
样就可以将书面方案转换为特定的代码进行模块际应用化学反应合成中的关键步骤。
运行。接下来，每个模块都配置驱动程序，以及总体来说，实验室规模的化学合成自动化将
标准化的应用程序编程接口(API)，将指令集输送是未来的科技发展趋势，这项研究真正在有机化
到Chemputer中。学自动合成领域迈出了重要的一步。除此之外，
在Chemputer系统中，连接模块的物理路径在整合科学文献的合成描述步骤和化学合成语言
被称为GraphML（一种开源格式），它使得有机标准化的基础上，提出并有效验证了一个可行的
化学物找到在源烧瓶和目标烧瓶之间的路径，以自动合成机器，包括软硬件的配置和组装。而另
及容器的热板搅拌器等地址设备。GraphML是一一大优势是，Chemputer系统与传统的实验室操
种可扩展标记语言的交换格式。而合成程序则使作相结合的合成操作，很适合编程基础较差的合
用Chemical Assembly (ChASM)的脚本语言编成工作者。此外，研究人员全部使用了传统的实
写，这种语言为所有当前实现的机器操作提供指验室器具，模块部件的总成本低于1万美元，也就
令，并支持函数和变量的定义。意味着这一系统如果可以进一步优化升级，将很
为有效控制化学反应，Chemputer被设计有可能惠及有机化学圈。
为接受ChASM语音命令，比如“开始搅拌反不可否认的是， Chemputer系统还处于初级
应器”，并在GraphML中找到指令中的模块。研究阶段，仍有许多不足之处有待解决。比如研究
ChASM代码可以与系统特定的GraphML文件自中选取的这3个药物分子，合成路线都相对较短而
由配对，如果在另一个不同的平台上合成相同的且分离较为简单，而实验展示的分离技术绝大部分
产品，系统就无需再重新优化。为了把实验步骤只涉及萃取分离，而在相对副反应较多的步骤中，
转化为泵和搅拌器的指令，使用者提供类似于将则很难实现研究人员所描述的如此高纯度的分离效
实验方案转化为合成模式的文本形式。发表的实果。并且像LC-MS、NMR、IR这些分析技术在文
验方案或者实验记录本上的操作步骤先转化为较中也没有提及，说明这些步骤只能是最后优化好
易理解的化学描述语言(XDL)，然后再转化为机器后，才可以用Chemputer系统来重复操作。
可读的ChASM命令。研究人员表示，通过Chemputer系统的数
接下来，ChASM和GraphML文件都传给字化合成，在未来有望推动药品研发领域的变革
Chemputer， Chemputer下达指令，利用两方面的性发展。药品研究者们可以通过一个简单的App
信息来控制实验仪器，高效地完成合成过程。由于完成新分子与新药物的开发与制备。世界偏远地
这些单元操作并不总是以相同的顺序进行，尤其是区的专业人员在必要的情况下，可以制备救命
在涉及多步合成的情况下，需要灵活地移动模块之的药物，可以非常容易地共享到最新研发的药
间材料。为此，Leroy教授及团队在流体主干周围物分子，用于创新疗法的研究，也期待未来的
建立了物理结构，包括一系列注射泵和六通阀。这Chemputer系统创造出更多的可能性。
种设计的优势在于它是可扩展的：使用者可以随时
编译自《科学》杂志
在骨架的末端添加更多的泵单元。基于这一结构，
（责任编辑 姜懿翀）
研究人员们还进一步开发了混合、过滤、液/液分
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71
科技｜创新
电脑触摸板并无区别。首先，它适用于任
1
戴上这枚“戒指”
手指就变成了鼠标
Padrone Ring的外观就像一枚普通戒
指，使用者戴在手上之后，桌子就变成了
触控板，使用这只“鼠标戒”和用笔记本
何桌面，或是稍硬的表面，戴在左手右手都
可以。
这款指环重量只有8克，可通过蓝牙连接
电脑，免驱动，不占用USB接口。
当食指触摸桌面，鼠标指针开始跟随指尖
移动，再次抬起指尖时，则指针停止移动。
食指敲桌子，相当于左键单击；用中指敲桌
面，相当于右键单击。
食指和中指同时向下或向上，等同鼠标滚
轮滚动。
2
家用级 VR 显示系统
这是由 Broomx Technologies 公司开发的 MK
Player360 VR 家用虚拟现实显示系统，照片中它
看似小巧，实际上它与电视台录影所用的大型摄像
机的大小差不多。这个装置采用了超广角360°
投影镜头，内置的传感器可以识别空间大小，通过
连接互联网和家用智能设备和音响设备，就能在
卧室里创造出沉浸式的交互 4D 全景影像，将卧室
变成一个可以自定义的互动房间。我们可以将投
影仪与所观察到的场景同步，所以如果观察到水下
世界，那我们就会有一个奇妙的水下体验，在那里
你可以看到水波和灯光在房间中反射。当你进入
水下的时候，床就会停止移动，水下也没有波浪。
3
首款智能牙刷出炉 3秒就能清洁牙齿
最近，外国工程师发明了世界上第
一款 “智能牙刷” - Unico。这款
牙刷具有 22 个独立的电动刷头，
可同时围绕人的牙齿的下部、上部
和中间三个部分旋转。同时还可
通过小型喷嘴喷洒牙膏和漱口水
来清洁舌头。它配有单独的旋转
电动牙刷头，通过点击连接的电源
组单元来激活。这套装置总共由
主体部分、充电部分和基座三部分
组成。主体部分配有喇叭形刷子，
可以充分接触到牙齿的每个部分，
包括两颗牙齿之间的缝隙，而且不
会损坏牙齿和牙龈的牙釉质。
72
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2019年第02期／总第74期
4
Sensus盲人之眼
Sensus 是给盲人和视障人
士使用的一种装备，相当于
给了盲人一双“电子眼”。
它使用红外传感器探测障
碍物，并发出震动来提醒使
用者。
当障碍物离得越来越近，它
辅助设备可以让他们保证出
的震动也会相应地变得更
行安全。
强。作为视障患者，想要拥有
这个 Sensus 功能简单，方
一条导盲犬是比较奢侈的念
便人们穿戴到任何东西上，
想，但是现在又没有很好的
手腕、手指、胸前或是盲杖。
6
无线充电移动电源
Brickspower
5
近日，洛杉矶Libtech公司
开发了一款新型无线充电器
智能手部康复手套
BricksPower，这款充电器真
正做到了将无线充电和移动电
源合二为一。BricksPower实
现了无线吸附手机，从吸附、充
电再到出门，没有电线烦扰，是
把无线充电从桌面和床头带到
街道跨越性的一步，它实现了
随时随地无线充电，只要能想
近日，韩国一家企业推出Rapael
过一套 AI 算法生成一套自合适的
到的使用场景，它都能够实现
智能手套， 这是一款专门用来给
“康复训练方案”，让患者每天通
充电的可能性。Brickspower
手部功能障碍，或者上肢瘫痪病
过完成一些游戏任务动作来训练
尺寸比较迷你，大小只有手机
人康复训练使用。手套采用人体
手部肌肉，帮助恢复手部机能。此
一半大小。 Brickspower电
工程学设计，弹性体材料制造，轻
外，手套内置传感器可以监测和追
池容量为 3000mAh，3小时
便且易于清洁。同时，手套还可以
踪患者玩游戏时的表现，并记录
可充满。每块电池大约可以给
准确评估患者当前的能力，并通
有关数据。
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