Robot sintesis kimia autonomi AI: Menyegarkan kelajuan penemuan kimia dan mengatasi ahli kimia manusia dalam ketepatan dan inovasi

Editor | Walau bagaimanapun, kebanyakan penyelidikan semasa memfokuskan pada tindak balas berskala kecil, manakala penskalaan memerlukan penyepaduan teknik yang berbeza dan mungkin memerlukan banyak percubaan dan ralat untuk pengoptimuman.

Sebagai tindak balas kepada keperluan untuk pengoptimuman yang cekap bagi keadaan tindak balas fotokatalitik yang kompleks, pasukan Profesor Timothy Noël dari Institut Sains Molekul Van 't Hoff di Universiti Amsterdam (

UvA

) di Belanda telah membangunkan tiruan bersepadu mesin dipacu kecerdasan Robot sintesis kimia autonomi untuk unit pembelajaran. Peranti desktop ini, dipanggil "RoboChem", mengatasi ahli kimia manusia dari segi kelajuan dan ketepatan, serta memiliki tahap kepintaran yang tinggi.

RoboChem: platform robot atas bangku untuk pengoptimuman kendiri, intensifikasi dan penguatan penukaran fotokatalitik. (Sumber: Kertas)

Penyelidikan menunjukkan bahawa RoboChem ialah seorang ahli kimia yang tepat dan boleh dipercayai, mampu melakukan pelbagai tindak balas dengan cekap dan meminimumkan penjanaan sisa. Kewujudan RoboChem telah mempercepatkan penemuan molekul kimia dalam ubat dan bidang lain.

Sistem ini ialah robot yang berfungsi secara autonomi sepanjang masa, memberikan hasil dengan cepat dan tanpa jemu. Noël mengatakan bahawa dalam seminggu, robot itu boleh mengoptimumkan sintesis kira-kira sepuluh hingga dua puluh molekul, yang biasanya memerlukan pelajar PhD beberapa bulan. Selain menyediakan keadaan tindak balas yang optimum, robot juga menawarkan tetapan untuk skala, membolehkan kami menghasilkan kuantiti yang berkaitan secara langsung dengan pembekal industri farmaseutikal.

Penyelidikan berkaitan bertajuk "Pengoptimuman diri automatik, intensifikasi dan peningkatan aliran fotokatalisis" dan diterbitkan dalam "Sains" pada 26 Januari 2024.

Pautan kertas: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj1817

"otak" RoboChem

Noël, kepakaran teknologi kimia pasukan Noël ialah "teknologi aliran" dijalankan dalam cecair yang mengalir secara berterusan. Sistem paip kecil dan fleksibel menggantikan bikar, kelalang dan alat kimia tradisional yang lain.

Dalam RoboChem, jarum robotik mengumpulkan bahan permulaan dengan berhati-hati dan mencampurkannya dalam jumlah kecil lebih daripada setengah mililiter. Mereka kemudiannya mengalir melalui sistem paip ke reaktor. Di sana, cahaya daripada LED berkuasa mencetuskan transformasi molekul dengan mengaktifkan fotomangkin dalam campuran tindak balas.

Proses kemudian diteruskan ke spektrometer NMR automatik untuk mengenal pasti molekul yang ditukar. Data ini disalurkan semula dalam masa nyata kepada komputer yang mengawal RoboChem.

“Inilah otak di sebalik RoboChem,” kata Noël. "Ia menggunakan kecerdasan buatan untuk memproses maklumat. Kami menggunakan algoritma pembelajaran mesin untuk menentukan secara autonomi tindak balas yang perlu dilakukan. Ia sentiasa menyasarkan hasil yang terbaik dan terus meningkatkan pemahamannya tentang kimia

Pensampel Jarum Robotik Memilih kuantiti Ketepatan." pelbagai reagen dan mencampurkannya dengan mahir untuk mencipta penyelesaian tindak balas. (Sumber: UvA)

Kepintaran yang mengagumkan

Pasukan meletakkan banyak usaha untuk mengesahkan keputusan RoboChem. Semua molekul yang dimasukkan ke dalam kertas telah diasingkan secara manual dan diperiksa. Noël berkata dia kagum dengan kepintaran sistem itu.

"Saya telah melakukan penyelidikan fotokatalisis selama lebih sedekad. Namun, RoboChem menunjukkan hasil yang saya tidak dapat ramalkan. Contohnya, ia menemui tindak balas yang memerlukan sedikit cahaya. Kadang-kadang saya perlu menggaru kepala untuk memikirkannya Apa yang dilakukannya? Dan kemudian anda tertanya-tanya: Adakah kami akan melakukan perkara yang sama, anda boleh melihat logik RoboChem, tetapi saya ragu kami akan mendapat keputusan yang sama, atau sekurang-kurangnya tidak secepat itu.

Para penyelidik juga menggunakan RoboChem untuk meniru penyelidikan yang diterbitkan sebelum ini dalam empat kertas yang dipilih secara rawak. Mereka kemudiannya menentukan sama ada Robochem menghasilkan keputusan yang sama atau lebih baik.

“Dalam kira-kira 80% kes, sistem menghasilkan hasil yang lebih baik Bagi 20% kes yang lain, hasilnya adalah serupa,” kata Noël. "Ini membuatkan saya tidak syak lagi bahawa kaedah yang dibantu oleh AI akan memberi manfaat kepada penemuan kimia dalam erti kata yang paling luas."

RoboChem adalah berdasarkan prinsip kimia aliran. Tindak balas berlaku dalam isipadu hanya 650 μl, mengalir melalui tiub kecil. (Sumber: UvA)

Terobosan Kecerdasan Buatan dalam Kimia

Kaitan RoboChem dan kimia "berkomputer" lain juga merupakan penjanaan data berkualiti tinggi, kata Noël, yang akan memanfaatkan penggunaan kecerdasan buatan pada masa hadapan.

「Dalam penemuan kimia tradisional, hanya beberapa molekul dikaji dengan teliti Hasilnya kemudiannya diekstrapolasi kepada molekul yang kelihatan serupa menghasilkan set data yang lengkap dan komprehensif di mana semua parameter yang berkaitan diperolehi ini memberikan lebih banyak cerapan.

Ciri lain ialah sistem juga merekodkan data "negatif". Dalam amalan saintifik semasa, kebanyakan data yang diterbitkan hanya mencerminkan percubaan yang berjaya. "Eksperimen yang gagal juga menyediakan data yang berkaitan," kata Noël.

“Tetapi ini hanya boleh didapati dalam nota makmal tulisan tangan penyelidik ini belum diterbitkan dan oleh itu tidak boleh digunakan untuk kimia dipacu AI, saya tidak ragu-ragu bahawa jika anda mahu menggunakannya kecerdasan buatan Untuk membuat penemuan dalam bidang kimia, anda memerlukan jenis robot ini.”

Kandungan rujukan: https://phys.org/news/2024-01-autonomous-synthesis-robot-ai-chemical.html

Atas ialah kandungan terperinci Robot sintesis kimia autonomi AI: Menyegarkan kelajuan penemuan kimia dan mengatasi ahli kimia manusia dalam ketepatan dan inovasi. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!