Vedci úspešne integrovali najnovšie nástroje AI (napr. GPT-4) s automatizáciou, aby vyvinuli „systémy“ schopné autonómne navrhovať, plánovať a vykonávať zložité chemické experimenty. „Coscientist“ a „ChemCrow“ sú dva takéto systémy založené na AI, ktoré boli vyvinuté nedávno a ktoré vykazujú nové schopnosti. Poháňaný GPT-4 (najnovšia verzia generatívnej AI OpenAI), Coscientist preukázal pokročilé možnosti uvažovania a experimentálneho dizajnu. ChemCrow efektívne zautomatizoval súbor úloh a vykonal objav a syntézu chemických látok. „Coscientist“ a „ChemCrow“ ponúkajú nový spôsob vykonávania výskumu synergicky v spolupráci so strojmi a môžu sa hodiť pri vykonávaní experimentálnych úloh v automatizovaných robotických laboratóriách.
generatívne AI Ide o vytváranie alebo generovanie nového obsahu a počítačový program. Google Translate, ktorý vznikol pred 17 rokmi v roku 2007, je príkladom generatívneho umelá inteligencia (AI). Generuje preklady (výstup) z daného jazyka (vstup). OpenAJe ChatGPT , Spoločnosti Microsoft Kopilot, Google Bard, Meta (predtým Facebook) 's lama , Elona Muska grok atď. sú niektoré dôležité AI v súčasnosti dostupné nástroje.
ChatGPT, ktorý bol spustený minulý rok 30. novembra 2022, sa stal veľmi populárnym. Hovorí sa, že získal 1 milión používateľov do 5 dní a 100 miliónov používateľov mesačne do dvoch mesiacov. ChatGPT je založený na veľkom jazykovom modeli (LLM). Kľúčovým princípom je Jazyk modelovanie, tj predbežné trénovanie modelu s údajmi tak, aby model predpovedal, čo bude nasledovať vo vetách, keď sa zobrazí výzva. Jazykový model (LM) teda robí pravdepodobnostnú predpoveď nasledujúceho slova v prirodzenom jazyku vzhľadom na predchádzajúce slovo (slova). Keď je založený na neurónovej sieti, nazýva sa to „jazykový model neurónovej siete“, v tomto prípade sa údaje spracúvajú spôsobom ako v ľudskom mozgu. Veľký jazykový model (LLM) je rozsiahly model, ktorý môže vykonávať rôzne úlohy spracovania prirodzeného jazyka na všeobecné porozumenie a generovanie jazyka. Transformer je architektúra neurónovej siete používaná na zostavenie ChatGPT. Názov 'GPT' je skratka pre 'Generative pre-trained Transformer'. OpenAI používa veľké jazykové modely založené na transformátoroch.
GPT-4, štvrtá verzia ChatGPT, bola vydaná 13. marca 2023. Na rozdiel od predchádzajúcich verzií, ktoré akceptujú iba textové vstupy, GPT-4 akceptuje obrazové aj textové vstupy (preto sa pre štvrtú verziu nepoužíva predpona Chat). Ide o veľký multimodálny model. GPT-4 Turbo, spustený 06. novembra 2023, je vylepšenou a výkonnejšou verziou GPT-4.
Vedec pozostáva z piatich vzájomne pôsobiacich modulov: plánovač, webový vyhľadávač, vykonávanie kódu, dokumentácia a automatizácia. Tieto moduly si navzájom vymieňajú správy na vyhľadávanie na webe a v dokumentácii, spúšťanie kódu a vykonávanie experimentov. Interakcia prebieha prostredníctvom štyroch príkazov – „GOOGLE“, „PYTHON“, „DOKUMENTÁCIA“ a „EXPERIMENT“.
Modul plánovača je hlavným modulom. Je riadený GPT-4 a je poverený plánovaním. Na základe jednoduchej textovej výzvy od používateľa plánovač vydáva potrebné príkazy iným modulom na zhromažďovanie vedomostí. Modul webového vyhľadávača, ktorý je tiež LLM, je vyvolaný príkazom GOOGLE na vyhľadávanie na internete a súvisiacich čiastkových akcií pre efektívne plánovanie. Modul vykonávania kódu vykonáva vykonávanie kódu prostredníctvom príkazu PYTHON. Tento modul nepoužíva žiadne LLM. Modul dokumentácie pôsobí prostredníctvom príkazu DOCUMENTATION na získanie a zhrnutie potrebnej dokumentácie. Na základe toho modul plánovača vyvolá príkaz EXPERIMENT do automatizačného modulu na vykonanie experimentov.
Na vhodnú výzvu, Vedec syntetizované lieky proti bolesti paracetamol a aspirín a organický molekuly nitroanilín a fenolftaleín a mnohé ďalšie známe molekuly správne. Modul plánovača by mohol optimalizovať reakcie pre najlepšie výťažky reakcií.
V inej štúdii chemický agent LLM ChemCrow autonómne plánovali a syntetizovali repelent proti hmyzu, tri organokatalyzátory a viedli objav nového chromofóru. ChemCrow bol účinný pri automatizácii rôznych chemických úloh.
Dvaja nieorganickýsystémy umelej inteligencie, Vedci a ChemCrow ukazujú vznikajúce schopnosti autonómneho plánovania a vykonávania chemických úloh na syntézu známych molekúl a objavovanie nových molekúl. Majú pokročilé možnosti uvažovania, riešenia problémov a experimentálneho dizajnu, ktoré sa môžu hodiť pri chemickom výskume.
Takéto systémy agentov AI môžu využívať neodborníci na vykonávanie rutinných úloh v chémii, čím sa znižujú náklady a úsilie. Majú tiež potenciál urýchliť objavovanie nových molekúl
***
Referencie:
- Boiko, DA, al 2023. Autonómny chemický výskum s veľkými jazykovými modelmi. Príroda 624, 570–578. Zverejnené: 20. decembra 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0
- Správy Carnegie Mellon University 2023 – Umelo inteligentný kozcient navrhnutý CMU automatizuje vedecký objav. Uverejnené 20. decembra 2023. Dostupné na https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2023/december/cmu-designed-artificially-intelligent-coscientist-automates-scientific-discovery
- Bran AM, et al 2023. ChemCrow: Rozšírenie veľkojazyčných modelov pomocou chemických nástrojov. arXiv:2304.05376v5. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376
***
Úvodné prednášky o AI:
***
