Vědci úspěšně integrovali nejnovější nástroje umělé inteligence (např. GPT-4) s automatizací, aby vyvinuli „systémy“ schopné autonomně navrhovat, plánovat a provádět složité chemické experimenty. ‚Coscientist‘ a ‚ChemCrow‘ jsou dva takové systémy založené na umělé inteligenci, které byly vyvinuty nedávno a které vykazují nové schopnosti. Díky GPT-4 (nejnovější verzi generativní umělé inteligence OpenAI) Coscientist prokázal pokročilé možnosti uvažování a experimentálního návrhu. ChemCrow efektivně automatizoval řadu úkolů a provedl objev a syntézu chemických látek. „Coscientist“ a „ChemCrow“ nabízejí nový způsob provádění výzkumu synergicky ve spolupráci se stroji a mohou se hodit při provádění experimentálních úkolů v automatizovaných robotických laboratořích.
Generativní AI Jedná se o vytváření nebo generování nového obsahu a počítačový program. Google Translate, který vznikl před 17 lety v roce 2007, je příkladem generativního umělá inteligence (AI). Generuje překlady (výstup) z daného jazyka (vstup). OpenAJe ChatGPT , Microsoft Druhý pilot, Google Bard, Meta (dříve Facebook). Lama , Elona Muska Grok atd. jsou některé důležité AI aktuálně dostupné nástroje.
ChatGPT, spuštěný loni 30. listopadu 2022, se stal velmi populárním. Říká se, že během 1 dnů získal 5 milion uživatelů a během dvou měsíců 100 milionů uživatelů měsíčně. ChatGPT je založen na velkém jazykovém modelu (LLM). Klíčovým principem je jazyk modelování, tj. předtrénování modelu s daty tak, aby model na výzvu předpověděl, co bude ve větách následovat. Jazykový model (LM) tak vytváří pravděpodobnostní předpověď dalšího slova v přirozeném jazyce daného předchozím slovem (slovy). Pokud je založen na neuronové síti, nazývá se „jazykový model neuronové sítě“, v tomto případě jsou data zpracovávána způsobem jako v lidském mozku. Velký jazykový model (LLM) je model ve velkém měřítku, který může provádět různé úlohy zpracování přirozeného jazyka pro všeobecné porozumění a generování jazyka. Transformer je architektura neuronové sítě používaná k sestavení ChatGPT. Název 'GPT' je zkratka pro 'Generative pre-trained Transformer'. OpenAI používá velké jazykové modely založené na transformátoru.
GPT-4, čtvrtá verze ChatGPT, byla vydána 13. března 2023. Na rozdíl od dřívějších verzí, které přijímají pouze textové vstupy, GPT-4 přijímá jak obrazové, tak textové vstupy (proto se pro čtvrtou verzi nepoužívá předpona Chat). Je to velký multimodální model. GPT-4 Turbo, spuštěna 06. listopadu 2023, je vylepšenou a výkonnější verzí GPT-4.
Vědec se skládá z pěti vzájemně se ovlivňujících modulů: plánovač, webový vyhledávač, spouštění kódu, dokumentace a automatizace. Tyto moduly si vyměňují zprávy za účelem vyhledávání na webu a v dokumentaci, spouštění kódu a provádění experimentů. Interakce probíhá prostřednictvím čtyř příkazů – „GOOGLE“, „PYTHON“, „DOKUMENTACE“ a „EXPERIMENT“.
Modul plánovače je hlavním modulem. Je řízena GPT-4 a má za úkol plánování. Na základě jednoduché textové výzvy uživatele vydá plánovač potřebné příkazy dalším modulům, aby shromáždil znalosti. Modul webového vyhledávače, který je také LLM, je vyvolán příkazem GOOGLE k prohledávání internetu a souvisejících dílčích akcí pro efektivní plánování. Modul pro provádění kódu provádí provádění kódu prostřednictvím příkazu PYTHON. Tento modul nepoužívá žádný LLM. Modul dokumentace působí prostřednictvím příkazu DOCUMENTATION k vyhledání a shrnutí potřebné dokumentace. Na základě toho modul plánovače zavolá automatizačnímu modulu příkaz EXPERIMENT pro provádění experimentů.
Na vhodnou výzvu, Vědec syntetizované léky proti bolesti paracetamol a aspirin a organický molekuly nitroanilin a fenolftalein a mnoho dalších známých molekul správně. Modul plánovače by mohl optimalizovat reakce pro nejlepší výtěžky reakcí.
V jiné studii, chemický agent LLM ChemCrow autonomně naplánoval a syntetizoval repelent proti hmyzu, tři organokatalyzátory a vedl objev nového chromoforu. ChemCrow byl účinný při automatizaci různých chemických úloh.
Ti dva neorganickýsystémy umělé inteligence, Kosvědci a ChemCrow ukázat nové schopnosti autonomního plánování a provádění chemických úloh pro syntézu známých molekul a objevování nových molekul. Mají pokročilé schopnosti uvažování, řešení problémů a experimentálního návrhu, které se mohou hodit při chemickém výzkumu.
Takové systémy AI agentů mohou využívat laici pro provádění rutinních úkolů v chemii, čímž se snižují náklady a úsilí. Mají také potenciál urychlit objevování nových molekul
***
Reference:
- Boiko, DA, al 2023. Autonomní chemický výzkum s velkými jazykovými modely. Příroda 624, 570–578. Zveřejněno: 20. prosince 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0
- Zprávy Carnegie Mellon University 2023 – Uměle inteligentní vědce navržený pomocí CMU automatizuje vědecké objevy. Publikováno 20. prosince 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: Rozšíření velkojazyčných modelů pomocí chemických nástrojů. arXiv:2304.05376v5. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376
***
Úvodní přednášky o AI:
***
