Els científics han integrat amb èxit les últimes eines d'IA (per exemple, GPT-4) amb l'automatització per desenvolupar "sistemes" capaços de dissenyar, planificar i realitzar experiments químics complexos de manera autònoma. "Coscientist" i "ChemCrow" són dos sistemes basats en IA desenvolupats recentment que mostren capacitats emergents. Impulsat per GPT-4 (l'última versió d'IA generativa d'OpenAI), Coscientist va demostrar capacitats avançades de raonament i disseny experimental. ChemCrow va automatitzar de manera efectiva un conjunt de tasques i va executar el descobriment i la síntesi d'agents químics. "Coscientist" i "ChemCrow" ofereixen una nova manera de dur a terme investigacions de manera sinèrgica en col·laboració amb màquines i poden ser útils per executar tasques experimentals en laboratoris robòtics automatitzats.
Generativa AI Es tracta de la creació o generació de nous continguts per a ordinador programa. El Traductor de Google que va néixer fa 17 anys el 2007 és un exemple de generació intel·ligència artificial (AI). Genera traduccions (sortida) a partir d'un idioma donat (entrada). ObreAÉs Xat GPT , De Microsoft Copilot, Google Bard, Meta (abans Facebook) 's diu , d'Elon Musk grok etc. són alguns dels importants AI eines actualment disponibles.
ChatGPT, llançat l'any passat el 30 de novembre de 2022, s'ha fet molt popular. Es diu que va adquirir 1 milió d'usuaris en 5 dies i 100 milions d'usuaris mensuals en dos mesos. ChatGPT es basa en un gran model de llenguatge (LLM). El principi clau és llenguatge modelització, és a dir, entrenar prèviament el model amb les dades, de manera que el model prediu el que ve a continuació a les frases quan se li demani. Per tant, un model de llenguatge (LM) fa una predicció probabilística de la paraula següent en una llengua natural donada una o més anteriors. Quan es basa en una xarxa neuronal, s'anomena "model de llenguatge de xarxa neuronal", en aquest cas les dades es processen d'una manera com en el cervell humà. Un model de llenguatge gran (LLM) és un model a gran escala que pot realitzar una varietat de tasques de processament del llenguatge natural per a la comprensió i la generació del llenguatge de propòsit general. Transformer és una arquitectura de xarxa neuronal utilitzada per construir ChatGPT. El nom 'GPT' és l'acrònim de 'Generative pre-trained Transformer'. OpenAI utilitza grans models de llenguatge basats en transformadors.
GPT-4, la quarta versió de ChatGPT, es va publicar el 13 de març de 2023. A diferència de les versions anteriors que només accepten entrades de text, GPT-4 accepta entrades tant d'imatge com de text (per tant, el prefix Chat no s'utilitza per a la quarta versió). És un gran model multimodal. GPT-4 Turbo, llançat el 06 de novembre de 2023, és una versió millorada i més potent de GPT-4.
Coscientista està format per cinc mòduls interactius: planificador, cercador web, execució de codi, documentació i automatització. Aquests mòduls intercanvien missatges entre ells per a la cerca web i de documentació, l'execució de codi i la realització d'experiments. La interacció es fa mitjançant quatre ordres: "GOOGLE", "PYTHON", "DOCUMENTACIÓ" i "EXPERIMENT".
El mòdul de planificació és el mòdul principal. Està impulsat per GPT-4 i s'encarrega de la planificació. A partir d'un missatge de text senzill de l'usuari, el planificador envia les ordres necessàries a altres mòduls per recollir coneixement. El mòdul de cercador web que també és un LLM és invocat per l'ordre GOOGLE per cercar a Internet i subaccions relacionades per a una planificació eficaç. El mòdul d'execució de codi realitza l'execució de codi mitjançant l'ordre PYTHON. Aquest mòdul no utilitza cap LLM. El mòdul de documentació actua mitjançant l'ordre DOCUMENTACIÓ per recuperar i resumir la documentació necessària. En base a això, el mòdul de planificació invoca l'ordre EXPERIMENT al mòdul d'automatització per a la realització d'experiments.
A la indicació adequada, Coscientista analgèsics sintetitzats paracetamol i aspirina i el orgànic molècules nitroanilina i fenolftaleïna i moltes altres molècules conegudes correctament. El mòdul de planificació podria optimitzar les reaccions per obtenir els millors rendiments de reacció.
En un altre estudi, un agent de química LLM ChemCrow va planificar i sintetitzar de manera autònoma un repel·lent d'insectes, tres organocatalitzadors i va guiar el descobriment d'un nou cromòfor. ChemCrow va ser eficaç per automatitzar diverses tasques químiques.
Els dos noorgànic, sistemes intel·ligents artificials, Cocientífics i ChemCrow Mostrar les capacitats emergents de planificació i execució autònoma de tasques químiques per a la síntesi de molècules conegudes i el descobriment de noves molècules. Tenen capacitats avançades de raonament, resolució de problemes i disseny experimental que poden ser útils en la investigació química.
Aquests sistemes d'agents d'IA poden ser utilitzats per persones no experts per executar tasques rutinàries en química, reduint així els costos i els esforços. També tenen potencial per agilitzar el descobriment de noves molècules
***
Referències:
- Boiko, DA, il 2023. Recerca química autònoma amb grans models de llenguatge. Natura 624, 570–578. Publicat: 20 de desembre de 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0
- Carnegie Mellon University 2023 News: un coscientífic artificialment intel·ligent dissenyat per CMU automatitza el descobriment científic. Publicat el 20 de desembre de 2023. Disponible a https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2023/december/cmu-designed-artificially-intelligent-coscientist-automates-scientific-discovery
- Bran AM, et al 2023. ChemCrow: Augment de models en llenguatge gran amb eines de química. arXiv:2304.05376v5. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376
***
Conferències introductòries sobre IA:
***