В останні роки штучний інтелект (ШІ) зробив значні кроки у багатьох сферах, і хімія не стала винятком. Нещодавно вчені представили нову технологію, яка дозволяє створювати молекули виключно на основі текстових описів. Цей підхід відкриває нові горизонти для досліджень у галузях фармацевтики, матеріалознавства та біохімії. За допомогою алгоритмів машинного навчання та глибоких нейронних мереж система здатна аналізувати великі обсяги даних про вже від
Створення складних молекул роками вимагало досвіду та інтуїції. Тепер нова AI-система може суттєво спростити цей процес.
Дослідники зÉcole Polytechnique Fédérale de Lausanneрозробили нову систему штучного інтелекту під назвою Synthegy, яка дозволяє хімікам проєктувати молекули, просто описуючи їх словами. Про це пишеScience daily.
Дивіться такожПрорив у квантовій науці – вчені відкрили нові матерії, яких не повинно існувати
Результати дослідження опубліковані в журналіMatter. На відміну від традиційних інструментів, які генерують варіанти на основі заданих параметрів, Synthegy виступає як "інтелектуальний помічник", що аналізує і оцінює можливі рішення, пояснюючи свою логіку.
Однією з головних складностей ухімії є ретросинтез– підхід, при якому вчені починають із кінцевої молекули та крок за кроком визначають, як її можна синтезувати з простіших компонентів. Це складний процес, який потребує багатьох стратегічних рішень: вибору правильних реагентів, визначення порядку реакцій і захисту чутливих частин молекули.
Хоча сучасні комп'ютерні системи здатні аналізувати величезні "хімічні простори", їм часто бракує інтуїції, притаманної досвідченим хімікам.
Система Synthegyпоєднує класичні алгоритми пошукуз можливостями великих мовних моделей. Хімік задає мету звичайною мовою – наприклад, просить сформувати певну структуру на ранньому етапі або уникнути зайвих проміжних кроків.
Далі стандартні інструменти генерують багатоможливих шляхів синтезу. Кожен із них перетворюється на текст і аналізується мовною моделлю, яка оцінює, наскільки добре він відповідає поставленим вимогам, і пояснює свій вибір.
"Коли створюються інструменти для хіміків, інтерфейс має велике значення. Попередні рішення покладалися на складні фільтри та правила", – зазначає автор дослідження Андрес М. Бран. "З Synthegy ми даємо хімікам можливість просто говорити, що дозволяє значно швидше працювати та досліджувати складніші ідеї".
Окрім ретросинтезу, Synthegy допомагає аналізувати механізми реакцій – тобто розуміти, як саме відбувається хімічна взаємодія на рівні електронів.
Система розбиває реакції на базові етапи ідосліджує різні варіанти їх перебігу. Мовна модель оцінює кожен крок і спрямовує пошук до найбільш реалістичних сценаріїв. Вона також може враховувати додаткові параметри, такі як умови реакції або гіпотези дослідників.
У рамках подвійного сліпого дослідження36 хіміків оцінили 368 варіантів, запропонованих системою. У середньому їхні висновки збігалися з оцінками AI у 71,2% випадків.
Як пишеPhys, система здатна визначати зайві кроки, оцінювати доцільність реакцій і відбирати найбільш ефективні варіанти.При цьому більш потужні мовні моделідемонструють кращі результати, тоді як менші мають обмежені можливості.
На відміну від багатьох AI-рішень, які намагаються повністю автоматизувати процеси, Synthegy виступає як інструмент підтримки прийняття рішень. Вона не замінює хіміків, а допомагає їм швидше знаходити оптимальні рішення.
"Зв'язок між плануванням синтезу та механізмами реакцій дуже захоплює: зазвичай ми використовуємо механізми для відкриття нових реакцій", – додає Бран. "Наша робота об'єднує ці підходи через єдиний інтерфейс на основі природної мови".
Такий підхід може значно прискорити розробку ліків, створення нових матеріалів і зробити складні інструменти доступнішими для науковців.