استفاده از هوش مصنوعی به عنوان "دستیار" در حوزه شیمی

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ساینس‌دیلی، گروهی از پژوهشگران آلمانی، یک سیستم هوش مصنوعی ابداع کرده‌اند که قابلیت تشریح واکنش‌های شیمیایی را از راه "آنالیز سنتز برگشتی" (retrosynthesis) دارد.

سیستم‌های هوش مصنوعی برای تقریبا هر جنبه‌ای از رشته‌های علمی، رشد داشته‌اند اما این ابزار جدید، می‌تواند کمک موثری برای شیمیدانان باشد.  

این گروه پژوهشی، یک برنامه یادگیری عمیق رایانه‌ای ابداع کرد که جزئیات توالی واکنش‌های شیمیایی مورد نیاز را برای ایجاد مولکول‌ها و ترکیبات آلی مشخص می‌کند.

"پابلو کاربونل"(Pablo Carbonell)، طراح ابزار پیش‌بینی سنتز در "دانشگاه منچستر"(University of Manchester) انگلستان که در این کار شرکت ندارد، گفت: آنچه ما می‌بینیم، نوعی هوش مصنوعی است که می‌تواند این دانش تخصصی را تسخیر کند.

این نرم‌افزار از سیستم‌های هوش مصنوعی الهام می‌گیرد که از توانایی انسان در بازی آنلاین پیشی گرفته‌اند. نرم‌افزاری مانند "آلفاگو"(AlphaGo)، "درخت جستجوی مونت کارلو"(MCTS) را با شبکه‌های عصبی عمیقی که از یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی استفاده می‌کنند، ترکیب می‌کند. گروه پژوهشی "دانشگاه مونستر"(University of Muenster) آلمان، به منظور برنامه‌ریزی واکنش‌ها از همین فناوری برای سنتز شیمیایی یا آنالیز سنتز برگشتی استفاده کردند.

"ماروین سگلر" (Marwin Segler)، نویسنده ارشد این پژوهش گفت: شیمیدانان، برای مدیریت این ابزار به سال‌ها زمان نیاز دارند. فرض عمومی بر این است که رایانه‌ها بدون برنامه‌ریزی متخصصان، قادر به یادگیری قوانین نبوده‌اند. آنچه ما نشان داده‌ایم این است که این ماشین می‌تواند به تنهایی، قوانین و کاربرد آنها را از اطلاعات موجود یاد بگیرد.

همچنین، این دستگاه تقریبا 12.4 میلیون واکنش شیمیایی آلی تک‌مرحله‌ای را می‌داند. این موضوع، امکان پیش‌بینی واکنش شیمیایی را از هر مرحله‌ای برای دستگاه فراهم می‌کند و تمرین‌های مشابهی را برای سنتزهای چندمرحله‌ای به کار می‌گیرد.

این شبکه‌های عصبی عمیق، برای پیش‌بینی اینکه چه واکنش‌هایی با یک مولکول خاص ممکن هستند، استفاده می‌شوند. این رایانه با استفاده از درخت جستجوی مونت کارلو می‌تواند پیش‌بینی کند که آیا واکنش‌های پیش‌بینی شده واقعا به مولکول موردنظر منتهی می‌شوند یا نه.

سگلر افزود: ما امیدواریم شیمی‌دانان با استفاده از این روش، مجبور نباشند زمان زیادی را در آزمایشگاه بگذرانند و در نتیجه، با استفاده از منابع کمتر، قادر به تولید ترکیباتی باشند که استانداردهای مورد نظر را برای زندگی فراهم کند.