摘要：Web平台使用聊天机器人来启用任何化学家（包括本科化学专业的专业），通过聊天来配置和执行复杂的量子机械模拟。...

先进的计算软件正在通过自动化运行分子模拟的许多过程来简化量子化学研究。但是，这些软件包的复杂设计通常会将其用于专业计算技术培训的理论化学家限制。

Emory University开发的一个新的Web平台通过用户友好的聊天机器人克服了这一限制。

聊天机器人通过多步过程来指导非分子，以设置分子模拟并在溶液中可视化分子。它使任何化学家（包括本科化学专业）都可以通过聊天来配置和执行复杂的量子机械模拟。

免费的公开平台（称为AutoSolvateWeb）主要在云基础架构上运行，进一步扩展了对复杂的计算研究工具的访问。

期刊化学科学出版了AutoSolvateWeb的概念验证，这标志着将AI整合到教育和科学研究中迈出了重要一步。

自溶剂溶液韦布旨在为要溶解的特定化学物质（溶质）和将其溶解在（溶剂）中（溶剂）中的物质建立模拟，从而产生溶液（溶剂化物）。

模拟以3D电影的形式进行。

埃默里（Emory）化学助理教授Fang Liu说：“这有点像显微镜，使您可以在解决方案中相互作用的分子视图。”

AutoSolvateWeb的广泛可访问性使其成为创建大型高质量数据集，解决解决方案中分子行为的宝贵工具。这样的数据集为应用机器学习技术提供了基础，以推动从可再生能源到人类健康的一切创新。

“我们的目标是帮助加快科学发现。”化学科学纸张和埃默里博士化学专业的学生。

前埃默里研究专家罗希特·加德（Rohit Gadde）是该论文的第一作者。其他合着者包括埃默里化学研究生Lechen Dong；王王，埃默里化学助理教授； Sreelaya Devaguptam，曾经的埃默里访问学者；克莱姆森大学的前研究生研究助理拉贾特·米塔尔（Rajat Mittal）。

自动化复杂任务

刘的理论化学家领导了一个专门从事计算化学的团队，包括在溶液阶段建模和分子特性和反应。

在运行溶液中分子的量子化学程序之前，必须通过分子模拟来确定溶质分子的几何形状以及周围溶剂分子的位置和方向。设置和运行这些模拟的过程非常复杂且耗时，限制了研究人员可以执行此类计算的频率。

在2022年，刘集团开发了一种使用称为AutoSolvate的系统来使许多计算自动化的方法。该系统降低了计算化学家需要进入超级计算机以从数百行进行模拟到仅几行的代码线。

除了针对更多经验丰富的理论化学家的命令行界面外，AutoSolvate还包括一个直观的图形接口，适合于学习进行模拟的研究生。

AutoSolvateWeb建立在此基础上。

扩展访问

通过主要在云基础架构上操作，AutoSolvateWeb克服了硬件配置挑战，进一步使学习曲线更加平坦，以进行复杂的计算研究。聊天机器人通过自然语言而不是前端的计算机代码进行通信，而AutoSolvateWeb自动在后端自动化软件流程。

刘解释说：“化学家可以花更少的时间学习编写计算机代码，以便他们可以将更多的精力集中在要解决的特定问题上。” “我们还希望使学生自己进行模拟，以便他们可以更充分地了解分子的动态。”

AutoSolvateWeb Chatbot不是像Chatgpt这样的大型语言模型（LLM）聊天机器人，主要是基于规则的。它在多个主题上不像真正的人类那样交谈，而是针对特定任务的，类似于用于在线银行等客户服务的聊天机器人。

聊天机器人提示用户输入感兴趣的分子的名称，例如，然后选择溶剂以溶解，例如水。该系统从PubChem（由美国国家卫生研究院（National Institutes of National）卫生研究院组成的全球最大的自由访问，在线化学信息收藏。

聊天机器人可以通过云环境逐步指导用户，无缝集成了工作流所需的多个开源软件程序。一旦通过自动化过程计算所有适当的参数，AutoSolvateWeb就将结果提交给国家科学基金会的超级司令部以创建模拟。

SuperCommuter返回轨迹文件。用户可以下载此文件并使用开源软件将文件变成其请求的模拟的3D电影。

看到的是信仰 - 理解

AutoSolvateWeb有望增强化学的教学方式。

Ren说：“随着计算机变得越来越强大，它们对科学研究变得越来越重要。” “本科化学学生需要熟悉计算机模拟，以便他们可以跟上研究的进步。”

他引用了溶剂化的溶剂化，这是一种分析液体化学物质构成的技术，是计算机模拟教育的力量的一个例子。

本科生通常通过在不同溶剂中溶解称为Riechart的染料的溶质来了解实验室实验中的溶剂化因素。溶液根据溶质分子的吸收光线如何变为蓝色，红色，绿色或黄色。

这种现象的最简单解释是颜色变化是由于溶剂极性的变化所致。极性的变化以不同的方式稳定分子的基态，这反过来影响了分子沿光波长的吸收峰。

更棘手的解释是该规则的例外。有时，由于溶质和溶剂之间形成氢键的方式，有时会产生不同的颜色。

刘说：“要充分了解氢键在这种情况下如何发挥特殊作用，学生需要运行计算机模拟。” “看见是相信的。您需要直接查看运动中的结构，以便您可以以微观规模理解事物。”

她说，这种详细的可视化可以帮助学生学习批判性的思考，因此他们可以超越记忆教科书中的概念来制作和分析自己的发现。

Ren补充说：“在科学中，我们不想只了解正在发生的事情。” “我们想知道为什么会发生。”

小分子，大数据

Liu和她的同事现在正在努力扩大AutoSolvateWeb可以模拟的化学系统范围，超出了诸如单个有机分子为溶质之类的局限性。他们还增强了平台不仅生成数据的能力，还可以以开源格式在化学社区中存储和自由交换数据。

研究人员希望他们的开创性努力使计算化学研究民主化，将激发自然科学的类似举措。 Ren解释说，他们的最终目标是帮助AI跨基础科学的各个领域连接，从而增强了跨学科研究的力量。