Системы искусственного интеллекта (ИИ) автономно проводят исследования в области химии  

Ученые успешно интегрировали новейшие инструменты искусственного интеллекта (например, GPT-4) с автоматизацией для разработки «систем», способных автономно проектировать, планировать и проводить сложные химические эксперименты. «Coscientist» и «ChemCrow» — две такие системы на базе искусственного интеллекта, разработанные недавно и демонстрирующие новые возможности. Используя GPT-4 (последнюю версию генеративного ИИ OpenAI), Coscientist продемонстрировал передовые возможности рассуждения и экспериментального проектирования. ChemCrow эффективно автоматизировал ряд задач и осуществил открытие и синтез химических веществ. «Coscientist» и «ChemCrow» предлагают новый способ синергетического проведения исследований в сотрудничестве с машинами и могут пригодиться при выполнении экспериментальных задач в автоматизированных роботизированных лабораториях.  

порождающий AI Речь идет о создании или генерации нового контента с помощью компьютер программа. Google Translate, появившийся 17 лет назад в 2007 году, является примером генеративного подхода. искусственный интеллект (AI). Он генерирует переводы (выход) с заданного языка (вход). ОпенАЯвляется ChatGPT Microsoft CopilotGoogle Bard, Meta (ранее Facebook) Лама , Илон Маск Grok и т. д., некоторые из важных AI доступные на данный момент инструменты.  

ChatGPT, запущенный в прошлом году 30 ноября 2022 года, стал очень популярным. Сообщается, что он приобрел 1 миллион пользователей за 5 дней и 100 миллионов пользователей в месяц за два месяца. ChatGPT основан на большой языковой модели (LLM). Ключевым принципом является язык моделирование, т.е. предварительное обучение модели на данных, чтобы модель предсказывала, что будет дальше в предложениях при появлении соответствующего запроса. Таким образом, языковая модель (LM) делает вероятностное предсказание следующего слова на естественном языке с учетом предыдущего слова (слов). Когда она основана на нейронной сети, она называется «языковой моделью нейронной сети», и в этом случае данные обрабатываются так же, как в человеческом мозге. Модель большого языка (LLM) — это крупномасштабная модель, которая может выполнять различные задачи обработки естественного языка для понимания и генерации языка общего назначения. Transformer — это архитектура нейронной сети, используемая для создания ChatGPT. Название «GPT» является аббревиатурой от «Генераторный предварительно обученный трансформатор». OpenAI использует большие языковые модели на основе преобразователей.  

GPT-4, четвертая версия ChatGPT, была выпущена 13 марта 2023 г. В отличие от более ранних версий, которые принимают только текстовый ввод, GPT-4 принимает как графический, так и текстовый ввод (поэтому префикс Chat не используется для четвертой версии). Это большая мультимодальная модель. ГПТ-4 Турбо, запущенный 06 ноября 2023 года, он представляет собой улучшенную и более мощную версию GPT-4.  

Ученый состоит из пяти взаимодействующих модулей: планировщик, веб-поиск, выполнение кода, документация и автоматизация. Эти модули обмениваются сообщениями друг с другом для поиска в Интернете и документации, выполнения кода и проведения экспериментов. Взаимодействие осуществляется через четыре команды – «GOOGLE», «PYTHON», «ДОКУМЕНТАЦИЯ» и «ЭКСПЕРИМЕНТ».  

Модуль планировщика является основным модулем. Он управляется GPT-4, и ему поручено планирование. На основе простого текстового запроса от пользователя планировщик выдает необходимые команды другим модулям для сбора знаний. Модуль веб-поиска, который также является LLM, вызывается командой GOOGLE для поиска в Интернете и связанных с ним дополнительных действий для эффективного планирования. Модуль выполнения кода выполняет выполнение кода с помощью команды PYTHON. Этот модуль не использует LLM. Модуль документации действует через команду ДОКУМЕНТАЦИЯ для получения и обобщения необходимой документации. На основании этого модуль планировщика вызывает команду ЭКСПЕРИМЕНТ модулю автоматизации для проведения экспериментов.  

По соответствующему запросу Ученый синтезированные обезболивающие парацетамол и аспирин и органический молекулы нитроанилина и фенолфталеина и многие другие известные молекулы правильно. Модуль планировщика может оптимизировать реакции для достижения наилучших выходов реакций.  

В другом исследовании агент по химии LLM Химворон автономно спланировал и синтезировал средство от насекомых, три органокалиста и руководил открытием нового хромофора. ChemCrow эффективно автоматизировал разнообразные химические задачи.  

Два не-органический, искусственные интеллектуальные системы, Ученые  и  Химворон продемонстрировать новые возможности автономного планирования и выполнения химических задач по синтезу известных молекул и открытию новых молекул. Они обладают развитыми способностями к рассуждению, решению проблем и планированию экспериментов, которые могут пригодиться в химических исследованиях.  

Такие системы агентов искусственного интеллекта могут использоваться неспециалистами для выполнения рутинных задач в области химии, что снижает затраты и усилия. У них также есть потенциал ускорить открытие новых молекул.  

Ссылки:  

1. Бойко Д.А., и другиеl 2023. Автономные химические исследования с использованием больших языковых моделей. Природа 624, 570–578. Опубликовано: 20 декабря 2023 г. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0  
2. Новости Университета Карнеги-Меллон 2023 — Созданный CMU учёный с искусственным интеллектом автоматизирует научные открытия. Опубликовано 20 декабря 2023 г. Доступно по адресу: https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2023/december/cmu-designed-artificially-intelligent-coscientist-automates-scientific-discovery  
3. Бран АМ, и др. 2023. ChemCrow: Дополнение моделей большого языка химическими инструментами. arXiv:2304.05376v5. ДОИ: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376 

Вводные лекции по ИИ: