
8月14日,國儀量子正式發布AI-NMR智能解譜平臺SpinMind。該平臺將結構驗證、譜圖解析與NMR文獻查詢整合至統一分析流程,為小分子純化合物的結構確證提供更加高效、便于復核的解決方案。

在合成化學、藥物研發和材料科學領域,核磁共振(NMR)是分子結構確證的重要手段。然而,從原始數據處理、信號歸屬到結構判斷和文獻核對,完整的解譜過程往往耗時較長,并高度依賴研究人員的專業經驗。隨著高通量合成和快速研發的發展,如何兼顧解譜效率、嚴謹性與可復核性,成為科研人員普遍關注的問題。
SpinMind將實測譜圖、預測譜圖、分子結構、峰表數據和文獻記錄集中在同一界面,讓AI參與譜圖處理、信號歸屬、候選結構生成與校驗,同時支持研究人員進行編輯和復核。平臺并非簡單地“上傳譜圖、輸出結果",而是將AI融入專業NMR解譜流程,使每一步分析有據可查、最終結論可以追溯。
三大核心功能 串聯完整解譜鏈路
圍繞NMR解譜的典型科研場景,SpinMind將高頻解析任務整合為三個彼此銜接的功能模塊,構成一條可核對、可復核、可追溯的專業解譜工作鏈。
01結構驗證快速確認目標產物
對有機合成用戶來說,NMR檢測通常不是從零推導結構,而是快速確認合成產物是否匹配預期結構。傳統人工核驗需要逐峰比對化學位移與積分,過程繁瑣且易遺漏細節。
SpinMind 「結構驗證」功能針對這一場景量身打造。
用戶上傳1H / 13C NMR數據后,可通過CAS號、化合物名稱、SMILES式、分子式或內置結構編輯器輸入目標分子。平臺支持對原始FID文件進行基線、相位校正等預處理,再從化學位移、1H/13C計數、峰歸屬等多維度自動交叉核對,清晰標注支持證據與待復核位點,一鍵生成標準化結構驗證報告。
無需人工逐峰比對,實測譜圖即可為預期結構提供逐項佐證,大幅縮短產物確證周期。
02譜圖解析:從Top5候選到最佳結論
面對未知單一化合物的結構解析,傳統方式依賴研究人員憑借經驗推導候選結構,再逐一驗證,過程耗時且對經驗門檻要求很高。
SpinMind 「譜圖解析」功能基于大規模NMR譜圖-分子結構配對數據訓練的專用結構生成模型與候選校驗模型,用戶上傳1H / 13C NMR譜圖后,可補充分子式、允許元素、樣品來源等先驗約束,平臺將在30s內智能生成并排序Top5候選結構。
候選生成并非解譜終點。SpinMind會對top5候選結構進行一致性校驗,量化評估每個候選對實驗信號的解釋程度,最終輸出與實驗數據匹配度最高的解析結論與完整報告。
性能表現
SpinMind在420條真實實驗譜上進行測試:每條樣本都提供分子式、1H與13C NMR峰表,溶劑為CDCl?,且分子未出現在模型的訓練集與驗證集中。400Da以下的295條樣本上,SpinMind top-1準確率達到85.1%、top-5達到92.5%,而通用大模型基線僅為41.7%。在樣本量29,268的模型測試集上(同為400Da以下),top-1準確率為74.4%、top-5為85.1%。
表注:420條真實實驗譜,樣本均含分子式與1H、13C NMR 峰表,溶劑為CDCl?,分子與訓練集及驗證集無重疊?!干赡P汀篂樯晒ぞ邌为気敵龅暮蜻x列表,不經后續決策;「SpinMind(全系統)」為該列表再經模擬譜打分與重排后的最終順序;「通用大模型基線」為直接提示通用大模型給出結構。top-1/top-5(%)指正確結構出現在前1個/前5個候選中的樣本百分比,判定不考慮立體化學效應。
03文獻查詢
文獻中相關化合物的NMR化學位移、實驗條件與譜圖記錄,是結構判斷的重要佐證依據。傳統方式需要跨數據庫檢索、手動比對數據,效率低下且覆蓋范圍有限。
SpinMind內置文獻譜庫,支持一鍵檢索相關化合物的文獻NMR記錄,快速調取化學位移數據、實驗條件與文獻來源,為結構結論提供雙重支撐。
四大設計亮點 深度貼合專業解譜工作流
真實的NMR解譜,從來不是 “上傳譜圖 - 輸出結果" 的單向黑盒,而是由任務判斷、譜圖識別、信號歸屬、結構核對、文獻佐證、報告復核組成的嚴謹專業流程。SpinMind深度復刻這套科研邏輯,讓AI服務于解譜流程,而非替代專業判斷。
01譜圖 · 結構 · 峰表可視化編輯
化合物結構、實測譜圖、預測譜圖與峰表數據集成于同一分析界面,實現譜峰與原子位點的雙向高亮聯動 — 點擊譜峰自動對應分子結構位點,選中原子同步高亮對應譜峰信號。
研究人員無需在結構圖、譜圖與峰表間反復切換匹配,直觀完成信號核對與歸屬驗證,還原人工解譜時多維度信息交叉驗證的思考習慣。
02支持多重峰編輯復核
自動解析結果易受譜圖基線、雜峰干擾等因素影響,往往需要結合專業經驗做細節修正。平臺開放多重峰拆分、積分修正、峰型調整、雜質標記、候選狀態調整等全維度編輯權限,用戶可在自動解析基礎上,基于專業判斷手動修正譜峰信息。
多重峰編輯模塊的尋峰、積分、峰間距計算等核心操作邏輯,與主流商品化核磁軟件保持高度一致,無需重新學習適配,科研人員可沿用原有操作習慣快速上手。調整完成后,系統自動重新執行結構校驗與結論推導,同步更新解析結果與報告,兼顧解譜效率與專業嚴謹性。
03標準化解析報告, 支持一鍵導出
無論是結構驗證還是譜圖解析,SpinMind在輸出最終結論的同時,均自動生成符合譜學專業規范的標準化解析報告,省去人工整理峰表、梳理推導邏輯的重復工作。
報告嚴格遵循專業解譜邏輯展開:從不飽和度計算、特征官能團識別等整體性質判斷切入,再以表格化形式呈現逐峰、逐原子的精準信號指認。每一項結構推導都對應明確的化學位移、峰型、積分值、峰歸屬與文獻記錄依據,完整保留推理鏈路,結論可追溯、可復核。
報告支持Word、PDF雙格式下載,可直接用于實驗記錄歸檔、課題數據復盤或論文補充材料,無需二次排版整理。
04數據按項目分類管理
多課題并行、樣品批量測試的科研場景下,零散的解譜記錄往往難以系統整理,復盤查找耗時費力。
SpinMind支持對解析數據進行分類歸檔,可自定義修改任務命名,以區分不同樣品與實驗批次,適配課題組日??蒲泄芾砹晳T,方便實驗數據復盤、結果比對與復用。
真實科研場景實測 助力實用性提升
中國科學院自主研制科學儀器應用示范中心,承擔著國產科學儀器實測檢驗和應用驗證工作,為產品優化提供真實場景反饋。
針對SpinMind智能解譜平臺,中心王雨松老師團隊從獨立用戶視角,將平臺用于日??蒲袌鼍安㈤_展持續測試。結合一線NMR解譜經驗,團隊圍繞解析報告、峰型識別、多重峰解析精度及操作交互提出改進建議,為平臺功能改進和實際應用能力提升提供了重要參考。
同時,中國科學技術大學汪義豐教授課題組提供的實測NMR數據,為SpinMind的模型測試提供了專業支持。
當前版本適用范圍
本次發布版本聚焦小分子純化合物的核心解譜場景,具體適配邊界與支持能力如下:
支持的數據格式:完整實驗文件夾、.fid、.jdf、.dx、.jdx、.jcamp、CAS格式NMR文本等多種主流NMR數據格式
解析對象:僅支持單一化合物的結構驗證與譜圖解析?;衔锏脑亟M成限于 C、H、O、N、P、S、F、Cl、Br、I 和 B;現階段暫不考慮立體化學效應
支持譜圖:1H、13C NMR數據
支持溶劑:CDCl?
下一步持續擴展
提升1?F NMR數據分析準確率
支持DEPT等譜圖分析
接入二維NMR譜圖分析
隨著更多核種與實驗類型接入,實測譜、預測譜、分子結構和信號關聯將形成更完整的解譜證據鏈。
科研數據安全性
用戶上傳的譜圖、結構、實驗參數、分析結果和歷史報告不會用于模型訓練,也不會被整理為公開數據集或營銷素材。
平臺采用加密通道傳輸數據,并通過賬號權限和用戶數據隔離限制訪問范圍。用戶也可以在平臺內管理和刪除自己的分析歷史