De chemie, met zijn ingewikkelde processen en enorme potentieel voor innovatie, is altijd een uitdaging geweest voor automatisering. Traditionele computerhulpmiddelen blijven, ondanks hun geavanceerde mogelijkheden, vaak onderbenut vanwege hun complexiteit en de gespecialiseerde kennis die nodig is om ze te bedienen.

Nu hebben onderzoekers van de groep van Philippe Schwaller van EPFL ChemCrow ontwikkeld, een AI die 18 vakkundig ontworpen tools integreert, waardoor het met ongekende efficiëntie kan navigeren en taken binnen chemisch onderzoek kan uitvoeren. Hun onderzoek is gepubliceerd in Nature Machine Intelligence .

"Je vraagt ​​je misschien af ​​waarom een ​​kraai?" vraagt ​​Schwaller. "Omdat kraaien erom bekend staan ​​dat ze gereedschap goed gebruiken."

ChemCrow is ontwikkeld door Ph.D. studenten Andres Bran en Oliver Schilter (EPFL, NCCR Catalysis) in samenwerking met Sam Cox en professor Andrew White bij FutureHouse en University of Rochester.

ChemCrow is gebaseerd op een groot taalmodel (LLM's), zoals GPT-4, verbeterd door LangChain voor toolintegratie, om autonoom chemische synthesetaken uit te voeren. De wetenschappers hebben het taalmodel uitgebreid met een reeks gespecialiseerde softwaretools die al in de scheikunde worden gebruikt, waaronder WebSearch voor het ophalen van informatie via internet, LitSearch voor het extraheren van wetenschappelijke literatuur en verschillende moleculaire en reactietools voor chemische analyse.

Door ChemCrow met deze tools te integreren, hebben de onderzoekers het bedrijf in staat gesteld autonoom chemische syntheses te plannen en uit te voeren, zoals het creëren van een insectenverdrijvend middel en verschillende organocatalysatoren, en zelfs te helpen bij het ontdekken van nieuwe chromoforen, stoffen die fundamenteel zijn voor de verf- en pigmentindustrie.

Wat ChemCrow onderscheidt is zijn vermogen om zich aan te passen en een gestructureerd redeneerproces toe te passen op chemische taken.

“Het systeem is analoog aan een menselijke expert met toegang tot een rekenmachine en databases die niet alleen de efficiëntie van de expert verbeteren, maar hem ook feitelijker maken – in het geval van ChemCrow, waardoor hallucinaties worden verminderd”, legt Andres Camilo Marulanda Bran uit, de eerste van het onderzoek. auteur.

ChemCrow ontvangt een prompt van de gebruiker, plant vooruit hoe de taak moet worden opgelost, selecteert de relevante tools en verfijnt zijn strategie iteratief op basis van de uitkomst(en) van elke stap. Deze methodische aanpak zorgt ervoor dat ChemCrow niet alleen op theorie werkt, maar ook gebaseerd is op praktische toepassing voor interactie in de echte wereld met laboratoriumomgevingen.

Door de toegang tot complexe chemische kennis en processen te democratiseren, verlaagt ChemCrow de toetredingsdrempel voor niet-experts en vergroot tegelijkertijd de toolkit die beschikbaar is voor ervaren scheikundigen. Dit kan onderzoek en ontwikkeling op het gebied van de farmaceutische industrie, de materiaalkunde en daarbuiten versnellen, waardoor het proces efficiënter en veiliger wordt.

Meer informatie: Uitbreiding van grote taalmodellen met scheikundige hulpmiddelen, Nature Machine Intelligence (2024). DOI:10.1038/s42256-024-00832-8

Journaalinformatie: Natuurmachine-intelligentie

Aangeboden door Ecole Polytechnique Federale de Lausanne