Wetenskaplikes het die nuutste KI-instrumente (bv. GPT-4) suksesvol geïntegreer met outomatisering om 'stelsels' te ontwikkel wat in staat is om outonoom komplekse chemiese eksperimente te ontwerp, te beplan en uit te voer. 'Coscientist' en 'ChemCrow' is twee sulke KI-gebaseerde stelsels wat onlangs ontwikkel is wat ontluikende vermoëns vertoon. Gedryf deur GPT-4 (die nuutste weergawe van generatiewe KI van OpenAI), het Coscientist gevorderde redenasie en eksperimentele ontwerpvermoëns getoon. ChemCrow het 'n stel take effektief geoutomatiseer en die ontdekking en sintese van chemiese middels uitgevoer. 'Coscientist' en 'ChemCrow' bied 'n nuwe manier om navorsing sinergisties in vennootskap met masjiene uit te voer en kan handig wees in die uitvoering van eksperimentele take in outomatiese robotlaboratoriums.
Generatief AI Gaan oor die skepping of generering van nuwe inhoud deur 'n rekenaar program. Google Translate wat 17 jaar gelede in 2007 tot stand gekom het, is 'n voorbeeld van generatiewe kunsmatige intelligensie (AI). Dit genereer vertalings (uitset) vanaf 'n gegewe taal (invoer). OopAEk s'n Klets GPT , Microsoft s'n medevlieënier, Google Bard, Meta (voorheen Facebook) 's vlam , Elon Musk s'n Grok ens is 'n paar van belangrike AI gereedskap wat tans beskikbaar is.
ChatGPT, wat verlede jaar op 30 November 2022 bekendgestel is, het baie gewild geword. Daar word gesê dat dit binne 5 dae 1 miljoen gebruikers en binne twee maande 100 miljoen maandelikse gebruikers verkry het. ChatGPT is gebaseer op 'n groot taalmodel (LLM). Die sleutelbeginsel is taalmodellering , d.w.s. die vooraf-opleiding van die model met die data sodat die model voorspel wat volgende in die sinne kom wanneer gevra word. 'n Taalmodel (LM) maak dus 'n probabilistiese voorspelling van die volgende woord in 'n natuurlike taal gegewe die voorafgaande een(s). Wanneer dit op 'n neurale netwerk gebaseer is, word dit 'n 'neurale netwerktaalmodel' genoem, in welke geval data verwerk word op 'n manier soos in die menslike brein. 'n Groot taalmodel (LLM) is 'n grootskaalse model wat 'n verskeidenheid natuurlike taalverwerkingstake kan uitvoer vir algemene taalbegrip en -generering. Transformer is neurale netwerkargitektuur wat gebruik word om ChatGPT te bou. Die naam 'GPT' is 'n akroniem vir 'Generatiewe vooraf-opgeleide Transformer'. OpenAI gebruik transformator-gebaseerde groot taalmodelle.
GPT-4 , ChatGPT se vierde weergawe, is op 13 Maart 2023 vrygestel. Anders as vorige weergawes wat slegs teksinsette aanvaar, aanvaar GPT-4 beide beeld- en teksinsette (dus word die voorvoegsel Chat nie vir die vierde weergawe gebruik nie). Dit is 'n groot multimodale model. GPT-4 Turbo, wat op 06 November 2023 bekendgestel is, is 'n verbeterde en kragtiger weergawe van GPT-4.
Coscientist bestaan uit vyf interaktiewe modules: beplanner, websoeker, kode-uitvoering, dokumentasie en outomatisering. Hierdie modules ruil boodskappe met mekaar uit vir web- en dokumentasiesoektogte, kode-uitvoering en die uitvoering van eksperimente. Die interaksie vind plaas deur vier opdragte – 'GOOGLE', 'PYTHON', 'DOKUMENTASIE' en 'EKSPERIMENT'.
Die beplannersmodule is die hoofmodule. Dit word aangedryf deur GPT-4 en het die taak om te beplan. Op grond van 'n eenvoudige pynteksopdrag van die gebruiker, reik die beplanner die nodige opdragte aan ander modules uit om kennis in te samel. Die websoekermodule wat ook 'n LLM is, word deur die GOOGLE-opdrag aangeroep om op die internet en verwante sub-aksies te soek vir effektiewe beplanning. Die kode-uitvoeringsmodule voer kode-uitvoering uit deur PYTHON-opdrag. Hierdie module gebruik geen LLM nie. Dokumentasiemodule tree op deur DOKUMENTASIE-opdrag om nodige dokumentasie op te spoor en op te som. Op grond hiervan roep die beplannermodule EXPERIMENT-opdrag na die outomatiseringsmodule aan vir uitvoering van eksperimente.
Op gepaste aanwysing het Coscientist die pynstillers parasetamol en aspirien en die organiese molekules nitroanilien en fenolftaleïen en baie ander bekende molekules korrek gesintetiseer. Die beplannermodule kon reaksies optimaliseer vir die beste reaksie-opbrengste.
In 'n ander studie het 'n LLM-chemiese agent ChemCrow outonoom 'n insekweerder, drie organokataliste beplan en gesintetiseer, en die ontdekking van 'n nuwe chromofoor gelei. ChemCrow was effektief in die outomatisering van diverse chemiese take.
Die twee nie- organiese , kunsmatige intelligente stelsels, Coscientists en ChemCrow, toon die opkomende vermoëns van outonome beplanning en uitvoering van chemiese take vir die sintese van bekende molekules en die ontdekking van nuwe molekules. Hulle het gevorderde redenasie-, probleemoplossings- en eksperimentele ontwerpvermoëns wat handig te pas kan kom in chemiese navorsing.
Sulke KI-agentstelsels kan deur nie-kundiges gebruik word om roetinetake in chemie uit te voer en sodoende koste en pogings te verminder. Hulle het ook potensiaal om die ontdekking van nuwe molekules te bespoedig
***
Verwysings:
- Boiko, DA, en al 2023. Outonome chemiese navorsing met groot taalmodelle. Nature 624, 570–578. Gepubliseer: 20 Desember 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0
- Carnegie Mellon Universiteit 2023 Nuus - CMU-ontwerpte kunsmatig intelligente medewetenskaplike outomatiseer wetenskaplike ontdekking. Geplaas 20 Desember 2023. Beskikbaar by https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2023/december/cmu-designed-artificially-intelligent-coscientist-automates-scientific-discovery
- Bran AM, et al 2023. ChemCrow: Vergroting van groottaalmodelle met chemie-instrumente. arXiv:2304.05376v5. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376
***
Inleidende lesings oor KI:
***
 with automation to develop ‘systems’ capable of autonomously designing, planning and performing complex chemical experiments. ‘Coscientist’ and ‘ChemCrow’ are two such AI-based systems developed recently that display emergent capabilities.){kind=link}