Hemičari sa Univerziteta u Amsterdamu (UvA) razvili su autonomnog robota za hemijsku sintezu sa integrisanom jedinicom za mašinsko učenje vođenom veštačkom inteligencijom. Nazvan „RoboChem“, ovaj stoni uređaj može nadmašiti ljudske hemičare u pogledu brzine i tačnosti, a istovremeno pokazuje visok nivo genijalnosti.
Kao prvi takve vrste, mogao bi značajno da ubrza hemijsko otkriće molekula za farmaceutske i mnoge druge primene. Prvi rezultati RoboChem-a objavljeni su u časopisu Nauka.
RoboChem je razvila grupa prof. Timothija Noela sa Van ‘t Hoff instituta za molekularne nauke UVA. Njihov rad pokazuje da je RoboChem precizan i pouzdan hemičar koji može da izvede različite reakcije dok proizvodi minimalne količine otpada.
Radeći autonomno 24 sata dnevno, sistem daje rezultate brzo i neumorno. Noel je rekao: „Za nedelju dana možemo da optimizujemo sintezu oko deset do dvadeset molekula. To bi studentu doktorskih studija trebalo nekoliko meseci.“ Robot ne samo da daje najbolje uslove za reakciju, već pruža i podešavanja za povećanje.
„To znači da možemo proizvesti količine koje su direktno relevantne za dobavljače farmaceutske industrije, na primer.
RoboChem-ov ‘mozak’
Stručnost Noel grupe je u „hemiji protoka“, novom načinu izvođenja hemije gde sistem malih, fleksibilnih cevi zamenjuje čaše, tikvice i druge tradicionalne hemijske alate.
U RoboChem-u, robotska igla pažljivo sakuplja početne materijale i meša ih zajedno u malim količinama od nešto više od pola mililitra. Oni zatim teku kroz sistem cevi ka reaktoru. Tamo, svetlost moćnih LED dioda pokreće molekularnu konverziju aktiviranjem fotokatalizatora uključenog u reakcionu smešu.
Tok se zatim nastavlja ka automatizovanom NMR spektrometru koji identifikuje transformisane molekule. Ovi podaci se vraćaju u realnom vremenu u računar koji kontroliše RoboChem.
„Ovo je mozak iza RoboChem-a“, kaže Noel. „Obrađuje informacije koristeći veštačku inteligenciju. Koristimo algoritam mašinskog učenja koji autonomno određuje koje reakcije treba izvesti. Uvek teži optimalnom ishodu i stalno usavršava svoje razumevanje hemije.“
Impresivna domišljatost
Grupa je uložila mnogo truda da potkrepi rezultate RoboChem-a. Svi molekuli koji su sada uključeni u naučni rad su izolovani i ručno provereni. Noel kaže da ga je sistem impresionirao svojom genijalnošću.
„Radim na fotokatalizi već više od jedne decenije. Ipak, RoboChem je pokazao rezultate koje ne bih mogao da predvidim. Na primer, identifikovao je reakcije koje zahtevaju veoma malo svetla. Ponekad sam morao da grebam moja glava da shvatim šta je uradio. Onda se pitate: da li bismo to uradili na isti način? Retrospektivno, vidite logiku RoboChem-a. Ali sumnjam da bismo i sami dobili iste rezultate. Ili ne tako brzo, barem .“
Istraživači su takođe koristili RoboChem da repliciraju prethodna istraživanja objavljena u četiri nasumično odabrana rada. Zatim su utvrdili da li je Robochem proizveo iste – ili bolje – rezultate.
„U oko 80% slučajeva sistem je dao bolje prinose. Za ostalih 20% rezultati su bili slični“, kaže Noel. „Ovo me ne ostavlja bez sumnje da će pristup uz pomoć veštačke inteligencije biti koristan za hemijsko otkriće u najširem mogućem smislu.“
Proboji u hemiji pomoću veštačke inteligencije
Prema Noelu, relevantnost RoboChem-a i druge „kompjuterizovane“ hemije takođe leži u generisanju visokokvalitetnih podataka, koji će koristiti budućoj upotrebi veštačke inteligencije.
„U tradicionalnom hemijskom otkriću samo nekoliko molekula se temeljno istražuje. Rezultati se zatim ekstrapoliraju na naizgled slične molekule. RoboChem proizvodi kompletan i sveobuhvatan skup podataka gde se dobijaju svi relevantni parametri za svaki pojedinačni molekul. To daje mnogo više uvida.“
Druga karakteristika je da sistem beleži i „negativne“ podatke. U trenutnoj naučnoj praksi, većina objavljenih podataka odražava samo uspešne eksperimente. „Neuspeli eksperiment takođe pruža relevantne podatke“, kaže Noel.
„Ali ovo se može naći samo u istraživačkim laboratorijskim beleškama rukom pisanim. One nisu objavljene i stoga nedostupne za hemiju koju pokreće veštačka inteligencija. RoboChem će i to promeniti. Ne sumnjam da ako želite da napravite proboj u hemiji sa AI , trebaće vam ove vrste robota.“
