从化学发展看学术进展的过去与未来（下）

上一期我们了解了学术进展的历史：《从化学发展看学术进展的过去与未来（上）》，今天我们来看一看化学发展的未来方向：

从现在的实验室现状来看，很多化学的实验室都是“劳动密集型”实验室——相比于物理而言，以至于很多研究生自称“廉价劳动力”。一方面，这种现象可以归结于不合理但难以改变的制度——需要发足够的文章才能毕业——这导致了很多领域的“水文”，包括但不限于“石墨烯掺杂”“某种钙钛矿结构的研究”。另一方面，我们也有目共睹，许多实验结果来自于尝试，因为有太多的不可预料因素——某一聚合反应在夏天可以顺利进行，冬天就不可重复了，很难想到特定的空气温湿度也会干扰实验，那么就需要不断地尝试与筛选可能的因素。

当然，前面提到的那些“石墨烯掺杂”“某种钙钛矿结构的研究”大多成了毕业生的垫脚石，而非学术进展的推进器。固然，在这些领域不乏堪称伟大的发现：曹原发现了魔角石墨烯的超导性能^[10]，并在石墨烯双向电子学方面做出了巨大突破。

综上所述，从化学近百年的发展史来看，学术领域的进展主要还是依靠研究人员的创造力开拓的新方法，而不是没有目的地尝试。不仅如此，新方法的开拓还要求研究人员具有较广的知识面，融合多元的技术，才更有可能博采众长，在学术前沿做出突破。

从上面的总结我们了解到，过去的学术进展往往集中在新方法的发现以及新领域的交叉融合方面。我不禁好奇，化学学术进展的未来是什么样的。学术界的一个共识是：学科交叉将成为主流。

最近几年，人工智能技术也应用在化学领域，已经有相当显著的效果，例如全合成路线的设计，以至于有一些研究者担心自己可能会被人工智能取代。2020年七月，Nature上刊登了关于机器人进行合成的报道^[11]。I.Copper教授说，这是一台具有更强能力的团队成员，任务的失败率远小于人类实验者，并可以给研究者留出更多的时间来进行创造性思考。

很显然，作为研究者，我们更希望将更多的精力放到“不可替代的”岗位上，而不是机械的、重复的工作——这些工作本应由更加擅长的机器来完成。

在不久的将来，化学和其他学科的界限会越来越模糊，因此，可能会涌现出一大批我们如今想都不敢想的新发现和新方法。而学术的进一步进展，需要我们跳出思维和利益的陷阱，用想象力去创造真正推进前沿的技术。

References：

[1]Linus Pauling,The Nature of the Chemical Bond andthe Structure of Molecules and Crystals.1960

[2]Kanda,Yuzuru;Nakamura,Hugh;Umemiya,Shigenobu;Puthukanoori,RaviKumar;Appala,VenkataRamana Murthy;Gaddamanugu,Gopi Krishna;etal.(2020):Two-Phase Synthesis of Taxol®Chem Rxiv.Preprint.

[3]Holton,R.A.;Kim,H.H.;Somoza,C.;Liang,F.;Biediger,R.J.;Boatman,P.D.;Shindo,M.;Smith,C.C.;Kim,S.;Nadizadeh,H.;etal.First Total Synthesis of Taxol Functionalisation of B Ring.J.Am.Chem.Soc，1994,116(2),1597–1598.

[4]Wender,P.A.;Badham,N.F.;Conway,S.P.;Floreancig,P.E.;Glass,T.E.;Granicher,C.;Houze,J.B.;Janichen,J.;Lee,D.;Marquess,D.G.;etal.ThePinene Path to Taxanes.5.Stereocontrolled Synthesis of a Versatile Taxane Precursor.J.Am.Chem.Soc.1997,119(11),2755–2756.

[5]Wender,P.A.;Badham,N.F.;Conway,S.P.;Floreancig,P.E.;Glass,T.E.;Houze,J.B.;Krauss,N.E.;Lee,D.;Marquess,D.G.;McGrane,P.L.;etal.ThePinene Path to Taxanes.6.A Concise Stereocontrolled Synthesis of Taxol.J.Am.Chem.Soc.1997,119(11),2757–2758.

[6]Fuse,S.;Miyamoto,S.;Nakai,K.;Sasuga,D.;Takahashi,T.AFormal Total Synthesis of Taxol Aided by an Automated Synthesizer.Chem.An AsianJ.2006,1(3),370–383.

[7]Zhang, Z.,Tanaka, K. & Yu, J.-Q. Remote site-selective C–H activation directed by acatalytic bifunctional template. Nature 543, 538–542 (2017).

[8]Zhong Jin;Jin-Quan Yu;Sequential Functionalization of meta-C−H and ipso-C−O Bonds of Phenols；DOI: 10.1021/jacs.8b13403.

[9] 陈光明，陈馥衡，周长海，高等学校化学学报，1995，16，216.

[10] Uri, A., Grover, S., Cao, Y. et al. Mappingthe twist-angle disorder and Landau levels in magic-angle graphene.  Nature 581, 47–52(2020).   https://doi.org/10.1038/s41586-020-2255-3

[11] BenjaminBurger, Phillip M. Maffettone, Vladimir V. Gusev, Catherine M. Aitchison, YangBai, Xiaoyan Wang, Xiaobo Li, Ben M. Alston, Buyi Li, Rob Clowes, NicolaRankin, Brandon Harris, Reiner Sebastian Sprick, Andrew I. Cooper;Nature, 2020, 583,237–241, DOI: 10.1038/s41586-020-2442-2