Künstliche Intelligenzsysteme wurden für nahezu alle anderen Facetten wissenschaftlicher Disziplinen entwickelt, aber ein neues KI-Tool könnte Chemikern enorm helfen. Ein Forscherteam entwickelte ein tiefgreifendes Computerprogramm, das die Sequenzen chemischer Reaktionen beschreibt, die zur Erzeugung organischer Moleküle erforderlich sindund Verbindungen.
Obwohl dies nicht der erste KI-Durchbruch in der Chemie ist und sicherlich nicht die erste Software, die für chemische Reaktionen entwickelt wurde, wurde die Entwicklung von Wissenschaftlern, die nicht mit der Studie in Verbindung stehen, bereits als "Meilenstein" bezeichnet.
"Was wir hier gesehen haben, ist, dass diese Art der künstlichen Intelligenz dieses Expertenwissen erfassen kann", sagte Pablo Carbonell, der an der Universität von Manchester, Großbritannien, Werkzeuge zur Vorhersage der Synthese entwirft und nicht an der Arbeit beteiligt war.
Die Software wurde von KI-Systemen inspiriert, die die menschlichen Fähigkeiten im Online-Gaming übertroffen haben. Software wie "AlphaGo" kombiniert Monte-Carlo-Baumsuche und tiefe neuronale Netze, die maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz verwenden. Ingenieure der Universität Münster in Deutschland haben sich beworbendieselbe Technologie zur chemischen Synthese oder Retrosynthese, um Reaktionen zu planen.
Marwin Segler war der Hauptautor dieser Studie.
"Retrosynthese ist die ultimative Disziplin in der organischen Chemie", erklärte Segler. "Chemiker brauchen Jahre, um sie zu beherrschen - genau wie bei Schach oder Go. Neben einfachem Fachwissen benötigen Sie auch einen guten Teil an Intuition und KreativitätBisher gingen alle davon aus, dass Computer ohne Experten, die Zehntausende von Regeln von Hand programmieren, nicht mithalten können. Wir haben gezeigt, dass die Maschine die Regeln und ihre Anwendungen selbst aus der verfügbaren Literatur lernen kann. "
Und die Maschine kennt effektiv ungefähr 12,4 Millionen einstufige organische Chemiereaktionen. Dies ermöglicht es ihr, die chemische Reaktion von einem Schritt aus vorherzusagen und dann die gleichen Praktiken auf die mehrstufige Synthese anzuwenden.
"Die tiefen neuronalen Netze werden verwendet, um vorherzusagen, welche Reaktionen mit einem bestimmten Molekül möglich sind", sagte Mike Preuss, Spezialist für Informationssysteme und Mitautor der Studie. "Mit der Monte-Carlo-Baumsuche kann der Computer testen, obDie vorhergesagten Reaktionen führen tatsächlich zum Zielmolekül. "
Das Team testete die Software in einem Doppelblindversuch. Sie wollten herausfinden, ob praktizierende Chemiker die Synthese der KI von der von menschlichen Chemikern entwickelten unterscheiden können. Über 45 organische Chemiker aus Instituten in China und Deutschland nahmen daran teil. Die Chemiker hatten keinePräferenz für jede Synthese.
"Die Idee ist tatsächlich ungefähr 60 Jahre alt", sagt Segler. "Die Leute dachten, es würde ausreichen, wie im Fall von Schach, eine große Anzahl von Regeln in den Computer einzugeben. Aber das hat nicht funktioniert. Chemie."ist sehr komplex und kann im Gegensatz zu Schach oder Go nicht einfach mit einfachen Regeln logisch erfasst werden. Hinzu kommt, dass sich die Anzahl der Veröffentlichungen mit neuen Reaktionen etwa alle zehn Jahre verdoppelt. Weder Chemiker noch Programmierer können diesBleiben Sie auf dem Laufenden. Wir brauchen die Hilfe eines 'intelligenten' Computers. "
Segler sagte, das Team habe bereits Gespräche mit einer Handvoll Pharmaunternehmen geführt. Er versicherte jedoch den organischen Chemikern, dass diese Technologie sie nicht arbeitslos machen werde. Segler sagte vielmehr, dass die KI als ultimatives Labor dienen werdeAssistent.
"Wir hoffen, dass Chemiker mit unserer Methode nicht so viel im Labor ausprobieren müssen", fügt Segler hinzu, "und dass sie daher mit weniger Ressourcen die Verbindungen herstellen können, aus denen sie bestehen."unser hoher Lebensstandard möglich. "
Via : Science Daily