ANNONCE

Kunstig intelligens (AI)-systemer udfører autonomt forskning i kemi  

Forskere har med succes integreret de nyeste AI-værktøjer (f.eks. GPT-4) med automatisering for at udvikle 'systemer', der er i stand til selvstændigt at designe, planlægge og udføre komplekse kemiske eksperimenter. 'Coscientist' og 'ChemCrow' er to sådanne AI-baserede systemer, der er udviklet for nylig, og som viser nye muligheder. Drevet af GPT-4 (den seneste version af generativ AI af OpenAI) demonstrerede Coscientist avanceret ræsonnement og eksperimentelle designmuligheder. ChemCrow automatiserede effektivt et sæt opgaver og udførte opdagelse og syntese af kemiske midler. 'Coscientist' og 'ChemCrow' tilbyder en ny måde at udføre forskning på synergistisk i partnerskab med maskiner og kan være nyttige til at udføre eksperimentelle opgaver i automatiserede robotlaboratorier.  

Generativ AI Handler om oprettelse eller generering af nyt indhold af et computerprogram. Google Translate, der blev til for 17 år siden i 2007, er et eksempel på generativ kunstig intelligens (AI). Det genererer oversættelser (output) fra et givet sprog (input). ÅbenAEr ChatGPT , Microsofts CoPilot, Google Bard, Meta (tidligere Facebook) ’s Llama , Elon Musks grok osv. er nogle af vigtige AI-værktøjer, der er tilgængelige i øjeblikket.  

ChatGPT, der blev lanceret sidste år den 30. november 2022, er blevet meget populær. Det siges at have erhvervet 1 million brugere inden for 5 dage og 100 millioner månedlige brugere inden for to måneder. ChatGPT er baseret på en stor sprogmodel (LLM). Nøgleprincippet er Sprog modellering, dvs. at fortræne modellen med dataene, så modellen forudsiger, hvad der kommer næste gang i sætningerne, når du bliver bedt om det. En sprogmodel (LM) laver således en sandsynlighedsforudsigelse af det næste ord i et naturligt sprog givet forud for et eller flere. Når den er baseret på neuralt netværk, kaldes den 'neural network language model', i hvilket tilfælde data behandles på en måde som i den menneskelige hjerne. En stor sprogmodel (LLM) er en storskalamodel, der kan udføre en række forskellige naturlige sprogbehandlingsopgaver til generel sprogforståelse og -generering. Transformer er en neural netværksarkitektur, der bruges til at bygge ChatGPT. Navnet 'GPT' er akronym for 'Generative pre-trained Transformer'. OpenAI bruger transformer-baserede store sprogmodeller.  

GPT-4, ChatGPTs fjerde version, blev udgivet den 13. marts 2023. I modsætning til tidligere versioner, der kun accepterer tekstinput, accepterer GPT-4 både billed- og tekstinput (derfor bruges præfikset Chat ikke til fjerde version). Det er en stor multimodal model. GPT-4 Turbo, lanceret den 06. november 2023, er en forbedret og mere kraftfuld version af GPT-4.  

Kovidenskabsmand er opbygget af fem interagerende moduler: planlægger, websøgning, kodeeksekvering, dokumentation og automatisering. Disse moduler udveksler beskeder med hinanden til web- og dokumentationssøgning, kodeudførelse og udførelse af eksperimenter. Interaktionen foregår gennem fire kommandoer - 'GOOGLE', 'PYTHON', 'DOKUMENTATION' og 'EXPERIMENT'.  

Planlæggermodulet er hovedmodulet. Det er drevet af GPT-4 og har til opgave at planlægge. Baseret på en simpel smertetekst-prompt fra brugeren udsteder planlæggeren nødvendige kommandoer til andre moduler for at indsamle viden. Websøgningsmodulet, som også er et LLM, påkaldes af GOOGLE-kommandoen til at søge på internettet og relaterede underhandlinger for effektiv planlægning. Kodeeksekveringsmodulet udfører kodeeksekvering gennem PYTHON-kommandoen. Dette modul bruger ikke nogen LLM. Dokumentationsmodulet fungerer gennem DOCUMENTATION-kommandoen for at hente og opsummere nødvendig dokumentation. Baseret på dette påkalder planlæggermodulet EXPERIMENT-kommandoen til automatiseringsmodulet for at udføre eksperimenter.  

Ved passende prompt, Kovidenskabsmand syntetiserede smertestillende midler paracetamol og aspirin og de organiske molekyler nitroanilin og phenolphtalein og mange andre kendte molekyler korrekt. Planlæggermodulet kunne optimere reaktioner for de bedste reaktionsudbytter.  

I en anden undersøgelse, en LLM kemi agent ChemCrow planlagde og syntetiserede autonomt et insektafvisende middel, tre organokatalysatorer og guidede opdagelsen af ​​en ny kromofor. ChemCrow var effektiv til at automatisere forskellige kemiske opgaver.  

De to ikke-organiske, kunstige intelligente systemer, Kovidenskabsmænd , ChemCrow vise de nye muligheder for autonom planlægning og udførelse af kemiske opgaver til syntese af kendte molekyler og opdagelse af nye molekyler. De har avanceret ræsonnement, problemløsning og eksperimentelt design, som kan komme til nytte i kemisk forskning.  

Sådanne AI-agentsystemer kan bruges af ikke-eksperter til at udføre rutineopgaver inden for kemi og dermed reducere omkostninger og indsats. De har også potentiale til at fremme opdagelsen af ​​nye molekyler  

*** 

Referencer:  

  1. Boiko, DA, ogl 2023. Autonom kemisk forskning med store sprogmodeller. Nature 624, 570–578. Udgivet: 20. december 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0  
  2. Carnegie Mellon University 2023 News – CMU-designet kunstigt intelligent coscientist automatiserer videnskabelig opdagelse. Opslået 20. december 2023. Tilgængelig kl https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2023/december/cmu-designed-artificially-intelligent-coscientist-automates-scientific-discovery  
  3. Bran AM, et al 2023. ChemCrow: Forstærkning af storsprogede modeller med kemiværktøjer. arXiv:2304.05376v5. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376 

*** 

Indledende forelæsninger om AI:

***

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Videnskabsjournalist | Grundlæggerredaktør, Scientific European magazine

Abonner på vores nyhedsbrev

Opdateres med alle de seneste nyheder, tilbud og specielle meddelelser.

Mest Populære artikler

Indflydelse af tarmbakterier på depression og mental sundhed

Forskere har identificeret flere grupper af bakterier, som varierede...

Fern Genome Decoded: Hope for Environmental Sustainability

Oplåsning af en bregns genetiske information kan give...

Lavt EROI af fossile brændstoffer: Begrundelse for udvikling af vedvarende energikilder

Undersøgelse har beregnet energi-afkast-på-investering (EROI) forhold for fossile brændstoffer...
- Annonce -
94,847Fanslignende
47,749AbonnenterFølge
1,772AbonnenterFølge
30AbonnenterTilmeld