Сістэмы штучнага інтэлекту (AI) праводзяць даследаванні ў галіне хіміі аўтаномна  

Навукоўцы паспяхова інтэгравалі найноўшыя інструменты штучнага інтэлекту (напрыклад, GPT-4) з аўтаматызацыяй для распрацоўкі «сістэм», здольных аўтаномна распрацоўваць, планаваць і праводзіць складаныя хімічныя эксперыменты. «Coscientist» і «ChemCrow» - дзве такія сістэмы на аснове штучнага інтэлекту, распрацаваныя нядаўна і якія дэманструюць новыя магчымасці. Кіруючыся GPT-4 (апошняй версіяй генератыўнага штучнага інтэлекту OpenAI), Coscientist прадэманстраваў пашыраныя магчымасці мыслення і эксперыментальнага праектавання. ChemCrow эфектыўна аўтаматызаваў набор задач і выканаў адкрыццё і сінтэз хімічных агентаў. «Coscientist» і «ChemCrow» прапануюць новы спосаб сінэргічнага правядзення даследаванняў у партнёрстве з машынамі і могуць быць карыснымі пры выкананні эксперыментальных задач у аўтаматызаваных рабатызаваных лабараторыях.  

Генератыўны AI Гаворка ідзе аб стварэнні або генерацыі новага кантэнту а кампутар праграма. Google Translate, які з'явіўся 17 гадоў таму ў 2007 годзе, з'яўляецца прыкладам генератыўнасці штучны інтэлект (AI). Ён стварае пераклады (вывад) з дадзенай мовы (уваход). OpenAЯ Чат GPT , Microsoft Copilot, Google Бард, Meta (раней Facebook). лама , Ілона Маска Грок і г.д. некаторыя з важных AI даступныя інструменты.  

ChatGPT, запушчаны ў мінулым годзе 30 лістапада 2022 года, стаў вельмі папулярным. Кажуць, што ён набыў 1 мільён карыстальнікаў на працягу 5 дзён і 100 мільёнаў карыстальнікаў штомесяц на працягу двух месяцаў. ChatGPT заснаваны на вялікай моўнай мадэлі (LLM). Ключавы прынцып мова мадэляванне, г.зн. папярэдняе навучанне мадэлі дадзенымі, каб мадэль прадказвала, што будзе далей у сказах, калі будзе прапанавана. Такім чынам, моўная мадэль (LM) робіць імавернасны прагноз наступнага слова ў натуральнай мове, улічваючы папярэдняе(-ыя). Калі яна заснавана на нейронавай сетцы, яе называюць "моўнай мадэллю нейронавай сеткі". У гэтым выпадку даныя апрацоўваюцца такім жа чынам, як у чалавечым мозгу. Вялікая моўная мадэль (LLM) - гэта буйнамаштабная мадэль, якая можа выконваць розныя задачы апрацоўкі натуральнай мовы для разумення і генерацыі мовы агульнага прызначэння. Transformer - гэта архітэктура нейронавай сеткі, якая выкарыстоўваецца для стварэння ChatGPT. Назва "GPT" з'яўляецца абрэвіятурай ад "генератыўнага папярэдне падрыхтаванага трансфарматара". OpenAI выкарыстоўвае вялікія моўныя мадэлі на аснове трансфарматара.  

GPT-4, чацвёртая версія ChatGPT, была выпушчана 13 сакавіка 2023 г. У адрозненне ад больш ранніх версій, якія прымаюць толькі тэкст, GPT-4 прымае як выявы, так і тэксты (таму прэфікс Chat не выкарыстоўваецца для чацвёртай версіі). Гэта вялікая мультымадальная мадэль. GPT-4 Turbo, запушчаны 06 лістапада 2023 г., з'яўляецца палепшанай і больш магутнай версіяй GPT-4.  

Даследчык складаецца з пяці ўзаемадзейнічаючых модуляў: планіроўшчыка, вэб-пошукавіка, выканання кода, дакументацыі і аўтаматызацыі. Гэтыя модулі абменьваюцца паведамленнямі адзін з адным для пошуку ў Інтэрнэце і дакументацыі, выканання кода і правядзення эксперыментаў. Узаемадзеянне адбываецца праз чатыры каманды - «GOOGLE», «PYTHON», «ДАКУМЕНТАЦЫЯ» і «ЭКСПЕРЫМЕНТ».  

Модуль планавальніка з'яўляецца асноўным модулем. Ён кіруецца GPT-4 і займаецца планаваннем. На аснове простай тэкставай падказкі ад карыстальніка планіроўшчык выдае неабходныя каманды іншым модулям для збору ведаў. Модуль вэб-пошуку, які таксама з'яўляецца LLM, выклікаецца камандай GOOGLE для пошуку ў Інтэрнэце і звязаных з ім дадатковых дзеянняў для эфектыўнага планавання. Модуль выканання кода выконвае выкананне кода праз каманду PYTHON. Гэты модуль не выкарыстоўвае LLM. Модуль дакументацыі дзейнічае праз каманду ДАКУМЕНТАЦЫЯ, каб атрымаць і абагульніць неабходную дакументацыю. На падставе гэтага модуль планавальніка выклікае каманду EXPERIMENT у модуль аўтаматызацыі для правядзення эксперыментаў.  

Па адпаведнай падказцы, Даследчык сінтэзаваныя абязбольвальныя парацэтамол і аспірын і арганічны малекул нітрааніліну і фенолфталеіна і многіх іншых вядомых малекул правільна. Модуль планавальніка можа аптымізаваць рэакцыі для дасягнення найлепшых выхадаў рэакцыі.  

У іншым даследаванні агент па хіміі LLM ChemCrow аўтаномна спланаваў і сінтэзаваў сродак ад насякомых, тры арганічныя каталізатары і кіраваў адкрыццём новага храмафора. ChemCrow быў эфектыўны ў аўтаматызацыі розных хімічных задач.  

Два не-арганічны, сістэмы штучнага інтэлекту, Навукоўцы і ChemCrow дэманстраваць новыя магчымасці аўтаномнага планавання і выканання хімічных задач для сінтэзу вядомых малекул і адкрыцця новых малекул. Яны валодаюць перадавымі здольнасцямі да разважанняў, рашэння праблем і эксперыментальнага праектавання, якія могуць спатрэбіцца ў хімічных даследаваннях.  

Такія сістэмы агентаў штучнага інтэлекту могуць выкарыстоўвацца неспецыялістамі для выканання руцінных задач па хіміі, што зніжае выдаткі і намаганні. Яны таксама могуць паскорыць адкрыццё новых малекул  

*** 

Спасылкі:  

1. Бойка, Д.А., іl 2023. Аўтаномныя хімічныя даследаванні з вялікімі моўнымі мадэлямі. Прырода 624, 570–578. Апублікавана: 20 снежня 2023 г. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0  
2. Навіны Універсітэта Карнегі-Мелана ў 2023 г. – распрацаваны CMU Artificial Intelligent Coscientist аўтаматызуе навуковыя адкрыцці. Апублікавана 20 снежня 2023 г. Даступна па адрасе https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2023/december/cmu-designed-artificially-intelligent-coscientist-automates-scientific-discovery  
3. Бран А.М., і інш 2023. ChemCrow: дапаўненне шырокамоўных мадэляў хімічнымі інструментамі. arXiv:2304.05376v5. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376 

*** 

Уводныя лекцыі па ІІ:

***