2024年诺贝尔奖揭晓,标志着人工智能在科学研究(AI4S)的新纪元,也为化学实验数字化、自动化、智能化发展注入了新的活力与动力。在此背景下,由辽宁省化学会、大连理工大学化学学院、分析化学课程虚拟教研室、“101计划”分析化学课程虚拟教研室联合举办的第二届智能化学实验挑战赛,于2024年11月2日如期在线上拉开帷幕。经过一整天的激烈角逐,评委们共评选出一等奖队伍7支。我校2023级新能源自强班王浩哲同学领衔的武汉大学队,凭借独特的算法设计与精彩的实验展示,斩获一等奖。
团队选择了颜色识别难度相对较大的甲基橙黄色突变为橙色的实验(盐酸滴定氢氧化钠)。该智能滴定实验的特色有三:
(1)改进滴定装置:用圆底烧瓶取代锥形瓶,既利于磁力高速搅拌(600转/分),又提高机器辨识颜色区域的精准度(25 mL溶液厚度和高度皆优)。
(2)优化颜色识别程序:提取颜色变化的RGB值,根据B和G的色值变化,设置两个阈值。第一阈值前,快速滴定;第一阈值后,慢速滴定;第二阈值,终止滴定,满足先快后慢的操作规范,充分体现“智能”优势。
(3)优化定量计量方式:改准确定量体积为定量质量,不牺牲滴定的精度,增加操作的便利性和可重复性。操作者无需频繁从活塞套上取下滴定管读数,提高了效率,保证了步进电机转动角度的恒定。质量计量对平行滴定非常友好,对滴定管的要求也可相应降低。
据统计,本次挑战赛共吸引了来自全国31所高校的41支队伍参加,参与面较首届有大幅增加。比赛得到了晶泰科技和深势科技等高科技企业的大力支持与友情赞助,络绎科学社区、化学+、蔻享学术等平台同步直播,线上观看人数约2.5万人。
化学国家级实验教学中心(武汉大学)将以此为契机,进一步深化实验教学改革,开辟AI赋能实验教学新篇章。