Oamenii de știință au integrat cu succes cele mai recente instrumente AI (de exemplu, GPT-4) cu automatizare pentru a dezvolta „sisteme” capabile să proiecteze, să planifice și să realizeze în mod autonom experimente chimice complexe. „Coscientist” și „ChemCrow” sunt două astfel de sisteme bazate pe inteligență artificială dezvoltate recent și care prezintă capacități emergente. Condus de GPT-4 (cea mai recentă versiune a IA generativă a OpenAI), Coscientist a demonstrat capabilități avansate de raționament și design experimental. ChemCrow a automatizat eficient un set de sarcini și a executat descoperirea și sinteza agenților chimici. „Coscientist” și „ChemCrow” oferă o nouă modalitate de a desfășura cercetarea în mod sinergic în parteneriat cu mașinile și pot fi utile în executarea sarcinilor experimentale în laboratoare robotizate automatizate.
Generativ AI Este despre crearea sau generarea de noi conținuturi de către a calculator program. Google Translate care a luat ființă acum 17 ani în 2007 este un exemplu de generativ inteligență artificială (AI). Acesta generează traduceri (ieșire) dintr-o limbă dată (input). DeschideAEste Chat GPT , Microsoft Co-pilot, Google Bard, Meta (fostul Facebook). Lamă , de la Elon Musk grok etc sunt unele dintre importante AI instrumente disponibile în prezent.
ChatGPT, lansat anul trecut pe 30 noiembrie 2022, a devenit foarte popular. Se spune că a dobândit 1 milion de utilizatori în 5 zile și 100 de milioane de utilizatori lunari în două luni. ChatGPT se bazează pe un model de limbă mare (LLM). Principiul cheie este limbă modelare, adică pre-antrenarea modelului cu datele, astfel încât modelul să prezică ce urmează în propoziții atunci când este solicitat. Un model de limbaj (LM) face astfel o predicție probabilistică a cuvântului următor într-o limbă naturală dată cu cuvântul(ele) precedent(e). Când se bazează pe rețeaua neuronală, se numește „model de limbaj al rețelei neuronale”, caz în care datele sunt procesate într-un mod ca în creierul uman. Un model de limbaj mare (LLM) este un model la scară mare care poate efectua o varietate de sarcini de procesare a limbajului natural pentru înțelegerea și generarea limbajului cu scop general. Transformer este o arhitectură de rețea neuronală folosită pentru a construi ChatGPT. Numele „GPT” este acronim pentru „Transformator generativ pre-antrenat”. OpenAI utilizează modele de limbaj mari bazate pe transformatoare.
GPT-4, cea de-a patra versiune a ChatGPT, a fost lansată pe 13 martie 2023. Spre deosebire de versiunile anterioare, care acceptă doar introduceri de text, GPT-4 acceptă atât introducerea de imagini, cât și de text (prin urmare, prefixul Chat nu este folosit pentru a patra versiune). Este un model multimodal mare. GPT-4 Turbo, lansat pe 06 noiembrie 2023, este o versiune îmbunătățită și mai puternică a GPT-4.
Coscientist este alcătuit din cinci module care interacționează: planificator, căutare web, execuție de cod, documentare și automatizare. Aceste module fac schimb de mesaje între ele pentru căutarea pe web și în documentație, execuția codului și efectuarea experimentelor. Interacțiunea se face prin patru comenzi – „GOOGLE”, „PYTHON”, „DOCUMENTARE” și „EXPERIMENT”.
Modulul planificator este modulul principal. Este condus de GPT-4 și are sarcina de planificare. Pe baza unui mesaj text simplu de la utilizator, planificatorul emite comenzile necesare altor module pentru a colecta cunoștințe. Modulul de căutare web, care este, de asemenea, un LLM este invocat de comanda GOOGLE pentru a căuta pe internet și sub-acțiuni aferente pentru o planificare eficientă. Modulul de execuție a codului realizează execuția codului prin comanda PYTHON. Acest modul nu folosește niciun LLM. Modulul de documentare acționează prin comanda DOCUMENTATION pentru a prelua și a rezuma documentația necesară. Pe baza acestui fapt, modulul de planificare invocă comanda EXPERIMENT la modulul de automatizare pentru efectuarea experimentelor.
La solicitarea adecvată, Coscientist analgezice sintetizate paracetamol și aspirină și organic molecule nitroanilină și fenolftaleină și multe alte molecule cunoscute corect. Modulul de planificare ar putea optimiza reacțiile pentru cele mai bune randamente de reacție.
Într-un alt studiu, un agent de chimie LLM ChemCrow a planificat și sintetizat în mod autonom un insecticid, trei organocatalizatori și a ghidat descoperirea unui nou cromofor. ChemCrow a fost eficient în automatizarea diverselor sarcini chimice.
Cei doi non-organic, sisteme inteligente artificiale, Oamenii de știință și ChemCrow afișează capacitățile emergente de planificare și executare autonomă a sarcinilor chimice pentru sinteza moleculelor cunoscute și descoperirea de molecule noi. Au capacități avansate de raționament, de rezolvare a problemelor și de proiectare experimentală, care pot fi utile în cercetarea chimică.
Astfel de sisteme de agenți AI pot fi utilizate de către non-experți pentru executarea sarcinilor de rutină în chimie, reducând astfel costurile și eforturile. Ele au, de asemenea, potențialul de a accelera descoperirea de noi molecule
***
Referinte:
- Boiko, DA, șil 2023. Cercetare chimică autonomă cu modele mari de limbaj. Natura 624, 570–578. Publicat: 20 decembrie 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0
- Știri 2023 de la Universitatea Carnegie Mellon – Omul de știință inteligent artificial proiectat de CMU automatizează descoperirea științifică. Postat pe 20 decembrie 2023. Disponibil la https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2023/december/cmu-designed-artificially-intelligent-coscientist-automates-scientific-discovery
- Bran AM, et al 2023. ChemCrow: Creșterea modelelor în limbaj mare cu instrumente de chimie. arXiv:2304.05376v5. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376
***
Prelegeri introductive despre AI:
***
