数字助手——“COATINOTM”

（本刊编辑部，上海 200062）

［编者按］在家中、在车里、在商场，声控数字助手已经成为日常生活的一部分。在未来，它们会使实验室工作更加便捷。“COATINOTM”是涂料领域首个为科学家和配方师提供辅助的数字助手。

声控数字助手旨在为人们的日常生活提供帮助，而且也越来越流行：2016年，仅有1%的美国家庭使用语音助手，在不到两年的时间里，这一数字已经升至20%；约13%的德国家庭也在使用语音助手。对于20%的美国家庭而言，“Siri”、“Alexa”等虚拟助手已经成为他们家庭的一份子。它们无比耐心，可接收一切声音指令，可以为用户播放喜爱的音乐、提供天气预报或更新日程。

根据Gaetano Blanda博士的设想，这一切只是开始。Blanda博士希望将声控数字助手从单纯的日常助手转变为化学专家，并将它们应用于实验室这一融汇了大量专业知识和技术语言的领域。

作为赢创涂料添加剂业务线负责人，Blanda博士非常了解全新的实验室助手所需配备的专业知识和语言技能。赢创涂料添加剂团队专注于涂料配方开发及相关添加剂的配制。为了满足客户在颜色、光泽以及耐久性方面的要求，专家们需要在实验室制备各种混合物，并加入适当的添加剂。而这可能会产生数千种组合方式，这一数目事实上远超人类大脑的处理能力。

专家需要花费一定的时间搜寻笔记和数据表。而实验室数字助手可直接帮助用户研究和调整成分。这一实验室助手叫做“COATINOTM”。打造“COATINOTM”的想法诞生于赢创涂料添加剂业务线的一次战略会议。“我们探讨了业务发展的新方式，”涂料添加剂战略业务领域发展总监兼项目经理Oliver Kröhl博士说道，“创新不再局限于产品或流程。相反，解决方案的能力同样体现在开发全新的服务及业务模型”。研究人员每日面对涂料、油漆配方的的挑战，有必要引入一个声控数字配方助手。这个想法让整个团队感到兴奋。但它能否真正满足实验室专家的需求？

从涂料罐到原型

为回答这一问题，科学家决定直接开始研发。他们将一个空油漆罐涂上了公司专用颜色，放在实验室，让一名同事与它展开对话，并进行录影。在短片中，用户向油漆罐提出了有关水性木器涂料用抑泡剂的相关问题，涂料罐给出回答，为实验室员工提供一系列产品并订购一个样品。“其实当时这些问题是由墙后的同事回答的，”Kröhl说道。“尽管这只是临时演示，但我们想要切实了解客户对我们想法的接受情况，并很快获取反馈。”开发团队与许多客户分享了这一短片，同时也有序地进行了访问。结果大家对这一想法充满兴趣。

开发团队深受鼓舞，继续向前探索。“赢创是涂料油漆专家，而非声控助手专家，”Kröhl表示。“我们知道这个项目可能无法成功。但是，我们和客户都认为它具有巨大的潜力，因此我们愿意去尝试。”团队的目标是最终开发出一款数字助手的原型，并在欧洲涂料展上展出。

这并非一项简单的任务，因为常规的声音识别系统无法处理专业词汇。面对“分散”、“流变性”或“有机硅树脂”等词汇时，它们只能提供一些基本信息。

一个有关涂料的测试

涂料添加剂业务线用于涂料配方测试的高通量实验设备可为涂料行业数字助手提供重要数据池。这一设备位于德国埃森的赢创Goldschmidtstrasse基地，可以加入原材料，将其配制成涂料，并对成品涂料进行测试表征。以上流程可依照已经确认的、可随时更改的程序全自动进行。该设备平均可在24 h内配制120个样本，结果可随时调出和复制。如果数据与“COATINOTM”相互关联，客户可收到有关单个涂料配制的每日更新信息。

“普通的助手根本无法理解我们的语言，它们需要更多功能化才能配制出涂料，”Kröhl说道，“如果它们不知道成分的属性以及不同成分之间的相互影响，就无法在实验室中发挥作用。”

防止出现起泡、刮擦和流挂痕迹

油漆、清漆及其他涂料由4种基本成分组成：溶剂、树脂、颜料及添加剂。溶剂使涂料保持液态；当油漆粉刷到物体表面之后，溶剂挥发，从而让油漆变干；颜料使油漆呈现特定的色彩；树脂确保油漆附着在物体表面，发挥功效，这种无色成分可将油漆与基材黏合在一起。其中，添加剂的占比最少。尽管它们只占5%，却发挥着关键的作用。在涂覆油漆的过程中，添加剂可抑制气泡的产生。它们也可预防油漆结块，使其具有触变性，例如，它们可使涂料易于涂覆，并防止它们干燥时在垂直表面形成流挂痕迹。其他添加剂可使涂料具有更佳的防刮擦性能。根据混合方式，多种成分之间可以相互影响。成分的组合方式多种多样。在涂料配方开发的过程中，10种固化剂、10种树脂、10种颜料和10种添加剂，便可形成10 000种组合方式，且不包括成分比例的变化。“客户对成品的性能有着明确概念，”Blanda说道。为开发一种用于涂料行业的功能性声控助手，研究人员最初对所有可获取的信息进行了排列，并将其放入一个巨型数据库。在下一阶段，他们可以通过声控功能调用这些信息。

训练“COATINOTM”以便在全球范围内应用

如果你向这个助手询问，“什么添加剂可用于印刷油墨？”显然，系统需要理解每个词语。其中，“COATINOTM”必须理解“添加剂”代表一种涂料成分。在下个阶段，该助手需要进入数据库进行搜索，创建合适的链接，并将数据进行分配，形成可能的相关答案。为做到这些，它首先将声音序列分成最小的组成部分，并基于固有特性搜索数据。对该助手而言，此特殊挑战在于：“COATINOTM”不仅要理解主格，还要理解其他属格的德语名词。研究人员同时也要确保讲话者的方言不会影响搜索结果。最终目标是使“COATINOTM”理解全球客户的发音。另外，讲话者的语速、音色以及特定的谈话背景都会增加挑战。“训练过程十分困难，”Kröhl说道。在过去的近两年时间里，该赢创业务线与一家柏林开发公司共同开发和训练“COATINOTM”。当其数字助手原型在欧洲涂料展上展出时，已完成首个重要开发阶段。

“COATINOTM”具备众多语音功能。如果向它提问哪种添加剂比较合适，它会给出一个产品列表，还会根据优先等级进行排序。“‘COATINOTM’可以告诉用户最适合某一配方或要求的添加剂。它可以给出有理有据的推荐，”Blanda说道。用户找到理想的产品之后，可以发出语音指令，要求“COATINOTM”订购样品、直接通过邮件呼出相关的技术数据表或者安排与专家对话等事项。“对我们而言，面向客户的数字解决方案可以让大家更高效地谈论创新解决方案，”Kröhl说道。

涂料“赛场”：凭借全自动涂料配制系统，可节省研究优质配方的时间。该系统可在24 h内测试100多个样本

来自数据库的全新配方

“COATINOTM”原型在2019年欧洲涂料展上首次亮相。用户通过麦克风将自己的需求输入平板中。“反馈比我们预想的要更好。我们的一些客户已经是这款数字助手的首批用户。”Blanda说道。他们会将自己的使用心得告知Blanda和他的团队。“我们希望早期有客户参与其中，”Blanda说道，“只有客户认为能使其受益，这个项目才会成功。”预计到2020年，研究人员会在整个涂料行业推广“COATINOTM”。

这一系统具有无限前景。“采用数字助手之后，你会不断想要加入新的概念，”Kröhl说道。例如，“COATINOTM”不仅可以提供已有配方，还能推荐全新的组合方式。科学家可在实验室直接测试各种涂料添加剂，进行强化，并为己所用。“在未来，‘COATINOTM’可能会真的变成人工智能实体，”Blanda说道，“但在此之前，我们还有很长的路要走。”

访问http://bit.ly/coatino，以获取更多信息。

数字实验室助手：依托大数据和机器学习等现代科学，“COATINOTM”可从大量选项中进行选择，推荐最合适的添加剂，使科学家的工作更具目的性，并更快取得成功