_ Robotul de sinteză autonom folosește AI pentru accelerează descoperirea chimică

Chimiștii de la Universitatea din Amsterdam (UvA) au dezvoltat un robot autonom de sinteză chimică cu o unitate de învățare automată integrată, condusă de AI. Numit „RoboChem”, dispozitivul de banc poate depăși un chimist uman în ceea ce privește viteza și precizia, afișând totodată un nivel ridicat de ingeniozitate.

Fiind primul de acest gen, ar putea accelera semnificativ descoperirea chimică a moleculelor. pentru aplicații farmaceutice și multe alte aplicații. Primele rezultate ale RoboChem sunt publicate în revista Science.

RoboChem a fost dezvoltat de grupul Prof. Timothy Noël de la Institutul Van 't Hoff pentru Științe Moleculare de la UvA. Lucrarea lor arată că RoboChem este un chimist precis și de încredere care poate efectua o varietate de reacții în timp ce produce cantități minime de deșeuri.

Lucrând autonom non-stop, sistemul oferă rezultate rapid și neobosit. Noël a spus: „Într-o săptămână, putem optimiza sinteza a aproximativ zece până la douăzeci de molecule. Acest lucru i-ar lua unui doctorand de câteva luni”. Robotul nu numai că oferă cele mai bune condiții de reacție, dar oferă și setările pentru extindere.

„Acest lucru înseamnă că putem produce cantități care sunt direct relevante pentru furnizorii industriei farmaceutice, de exemplu.”

„Creierul” RoboChem

Experiența grupului Noël este în „chimia fluxului”, un mod nou de a efectua chimie în care un sistem de tuburi mici, flexibile înlocuiește paharele, baloanele și alte instrumente tradiționale de chimie.

În RoboChem, un ac robotizat colectează cu atenție materiile prime și le amestecă împreună în volume mici de puțin peste jumătate de mililitru. Acestea curg apoi prin sistemul de tuburi spre reactor. Acolo, lumina LED-urilor puternice declanșează conversia moleculară prin activarea unui fotocatalizator inclus în amestecul de reacție.

Fluxul continuă apoi către un spectrometru RMN automat care identifică moleculele transformate. Aceste date sunt transmise în timp real computerului care controlează RoboChem.

„Acesta este creierul din spatele RoboChem”, spune Noël. „Prelucrează informațiile folosind inteligența artificială. Folosim un algoritm de învățare automată care determină în mod autonom ce reacții să efectueze. Întotdeauna urmărește rezultatul optim și își perfecționează în mod constant înțelegerea chimiei.”

Ingeniozitate impresionantă

Grupul a depus mult efort în fundamentarea rezultatelor RoboChem. Toate moleculele incluse acum în lucrarea Science au fost izolate și verificate manual. Noël spune că sistemul l-a impresionat cu ingeniozitatea sa.

"Lucrez la fotocataliză de mai bine de un deceniu. Cu toate acestea, RoboChem a arătat rezultate pe care nu le-aș fi putut prezice. De exemplu. , a identificat reacții care necesită doar foarte puțină lumină. Uneori a trebuit să mă scarpin în cap pentru a înțelege ce a făcut. Vă întrebați atunci: am fi procedat la fel? În retrospectivă, vedeți logica lui RoboChem. Dar eu îndoială dacă am fi obținut și noi aceleași rezultate. Sau cel puțin nu la fel de repede.”

Cercetătorii au folosit și RoboChem pentru a reproduce cercetările anterioare publicate în patru lucrări selectate aleatoriu. Apoi au determinat dacă Robochem a produs aceleași rezultate – sau mai bune.

„În aproximativ 80% din cazuri, sistemul a produs randamente mai bune. Pentru celelalte 20%, rezultatele au fost similare”, spune Noël. . „Acest lucru mă lasă fără îndoială că o abordare asistată de IA va fi benefică pentru descoperirea chimică în cel mai larg sens posibil.”

Descoperiri în chimie folosind AI

Conform lui Noël, relevanța RoboChem și a altor chimie „computerizate” constă, de asemenea, în generarea de date de înaltă calitate, care va aduce beneficii utilizării viitoare a AI.

„În descoperirea chimică tradițională, doar câteva molecule sunt cercetate amănunțit. Rezultatele sunt apoi extrapolate la molecule aparent similare. RoboChem produce un set de date complet și cuprinzător în care toți parametrii relevanți sunt obținuți pentru fiecare moleculă individuală. Aceasta oferă mult mai multe informații.”

O altă caracteristică este că sistemul înregistrează și date „negative”. În practica științifică actuală, majoritatea datelor publicate reflectă doar experimente de succes. „Un experiment eșuat oferă și date relevante”, spune Noël.

„Dar acest lucru poate fi găsit doar în notele de laborator scrise de mână ale cercetătorilor. Acestea nu sunt publicate și, prin urmare, nu sunt disponibile pentru chimia bazată pe inteligență artificială. RoboChem va schimbă și asta. Nu mă îndoiesc că, dacă vrei să faci progrese în chimie cu AI, vei avea nevoie de astfel de roboți.”

(Fluierul)