سیستم‌های هوش مصنوعی (AI) تحقیقات خود را در شیمی انجام می‌دهند  

دانشمندان با موفقیت آخرین ابزارهای هوش مصنوعی (مانند GPT-4) را با اتوماسیون ادغام کرده اند تا «سیستم هایی» را توسعه دهند که قادر به طراحی، برنامه ریزی و انجام آزمایش های پیچیده شیمیایی به طور مستقل هستند. «Coscientist» و «ChemCrow» دو سیستم مبتنی بر هوش مصنوعی هستند که اخیراً توسعه یافته‌اند و قابلیت‌های اضطراری را نشان می‌دهند. Coscientist که توسط GPT-4 (آخرین نسخه هوش مصنوعی مولد OpenAI) هدایت می‌شود، توانایی‌های استدلال پیشرفته و طراحی آزمایشی را نشان داد. ChemCrow به طور موثر مجموعه ای از وظایف را خودکار کرد و کشف و سنتز عوامل شیمیایی را انجام داد. "Coscientist" و "ChemCrow" روش جدیدی برای انجام تحقیقات به صورت هم افزایی در مشارکت با ماشین‌ها ارائه می‌کنند و می‌توانند در اجرای وظایف آزمایشی در آزمایشگاه‌های رباتیک خودکار مفید باشند.  

مولد AI در مورد ایجاد یا تولید محتوای جدید توسط a کامپیوتر برنامه Google Translate که 17 سال پیش در سال 2007 به وجود آمد، نمونه ای از مولد است هوش مصنوعی (AI). ترجمه (خروجی) را از یک زبان داده شده (ورودی) تولید می کند. OpenAاست GPT چت ، مایکروسافت Copilotگوگل شاعر، متا (فیسبوک سابق). پشم لاما ، ایلان ماسک گروک و غیره از موارد مهم هستند AI ابزارهای موجود در حال حاضر  

ChatGPT که سال گذشته در 30 نوامبر 2022 راه اندازی شد، بسیار محبوب شده است. گفته می شود که در عرض 1 روز 5 میلیون کاربر و ظرف دو ماه 100 میلیون کاربر ماهانه به دست آورده است. ChatGPT بر اساس یک مدل زبان بزرگ (LLM) است. اصل کلیدی این است زبان مدل سازی یعنی از قبل آموزش مدل با داده ها به طوری که مدل پیش بینی می کند که چه چیزی در جملات بعد از درخواست می آید. بنابراین یک مدل زبان (LM) یک پیش‌بینی احتمالی کلمه بعدی را در یک زبان طبیعی که یکی (های قبلی) داده شده است، انجام می‌دهد. هنگامی که مبتنی بر شبکه عصبی است، به آن "مدل زبان شبکه عصبی" می گویند که در این صورت داده ها به روشی مانند مغز انسان پردازش می شوند. مدل زبان بزرگ (LLM) یک مدل در مقیاس بزرگ است که می تواند انواع مختلفی از وظایف پردازش زبان طبیعی را برای درک و تولید زبان همه منظوره انجام دهد. Transformer یک معماری شبکه عصبی است که برای ساخت ChatGPT استفاده می شود. نام "GPT" مخفف "ترانسفورماتور از پیش آموزش دیده مولد" است. OpenAI از مدل های زبان بزرگ مبتنی بر ترانسفورماتور استفاده می کند.  

GPT-4، نسخه چهارم ChatGPT، در 13 مارس 2023 منتشر شد. برخلاف نسخه های قبلی که فقط ورودی متن را می پذیرند، GPT-4 هر دو ورودی تصویر و متن را می پذیرد (از این رو پیشوند Chat برای نسخه چهارم استفاده نمی شود). این یک مدل چندوجهی بزرگ است. GPT-4 توربو، در 06 نوامبر 2023 راه اندازی شد، نسخه بهبودیافته و قدرتمندتر GPT-4 است.  

دانشمند از پنج ماژول تعاملی تشکیل شده است: برنامه ریز، جستجوگر وب، اجرای کد، مستندسازی و اتوماسیون. این ماژول‌ها برای جستجوی وب و اسناد، اجرای کد و اجرای آزمایش‌ها، پیام‌ها را با یکدیگر مبادله می‌کنند. این تعامل از طریق چهار دستور انجام می شود - "GOOGLE"، "PYTHON"، "DOCUMENTATION" و "EXPERIMENT".  

ماژول برنامه ریز ماژول اصلی است. توسط GPT-4 هدایت می شود و وظیفه برنامه ریزی را بر عهده دارد. بر اساس درخواست ساده متن درد از کاربر، برنامه‌ریز دستورات لازم را برای جمع‌آوری دانش به ماژول‌های دیگر صادر می‌کند. ماژول جستجوگر وب که همچنین یک LLM است توسط دستور GOOGLE برای جستجوی اینترنت و اقدامات فرعی مرتبط برای برنامه ریزی موثر فراخوانی می شود. ماژول اجرای کد، اجرای کد را از طریق دستور PYTHON انجام می دهد. این ماژول از هیچ LLM استفاده نمی کند. ماژول Documentation از طریق دستور DOCUMENTATION برای بازیابی و خلاصه سازی اسناد لازم عمل می کند. بر این اساس، ماژول برنامه‌ریز فرمان EXPERIMENT را برای اجرای آزمایش‌ها به ماژول اتوماسیون فراخوانی می‌کند.  

در زمان مناسب، دانشمند مسکن های سنتز شده پاراستامول و آسپرین و سازمانی مولکول های نیتروآنیلین و فنل فتالئین و بسیاری از مولکول های شناخته شده دیگر به درستی انجام می شود. ماژول برنامه ریز می تواند واکنش ها را برای بهترین بازده واکنش بهینه کند.  

در مطالعه دیگری، یک عامل شیمی LLM ChemCrow به طور مستقل یک دافع حشرات، سه کاتالیزور ارگانیک را طراحی و سنتز کرد و کشف یک کروموفور جدید را هدایت کرد. ChemCrow در خودکارسازی وظایف مختلف شیمیایی مؤثر بود.  

دو غیرسازمانی، سیستم های هوشمند مصنوعی، دانشمندان علوم و ChemCrow نمایش قابلیت‌های نوظهور برنامه‌ریزی مستقل و اجرای وظایف شیمیایی برای سنتز مولکول‌های شناخته شده و کشف مولکول‌های جدید. آنها دارای قابلیت استدلال پیشرفته، حل مسئله و طراحی تجربی هستند که می تواند در تحقیقات شیمیایی مفید باشد.  

چنین سیستم‌های عامل هوش مصنوعی می‌توانند توسط افراد غیرمتخصص برای اجرای وظایف معمول در شیمی مورد استفاده قرار گیرند و در نتیجه هزینه و تلاش را کاهش دهند. آنها همچنین پتانسیلی برای تسریع کشف مولکول های جدید دارند  

*** 

منابع:  

1. بویکو، دی. وl 2023. تحقیقات شیمیایی خودمختار با مدل های زبان بزرگ. طبیعت 624، 570-578. تاریخ انتشار: 20 دسامبر 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0  
2. اخبار دانشگاه کارنگی ملون 2023 – دانشمند باهوش مصنوعی طراحی شده توسط CMU، اکتشاف علمی را خودکار می کند. ارسال شده در 20 دسامبر 2023. موجود در https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2023/december/cmu-designed-artificially-intelligent-coscientist-automates-scientific-discovery  
3. سبوس AM، و همکاران 2023. ChemCrow: تقویت مدل های زبان بزرگ با ابزارهای شیمی. arXiv:2304.05376v5. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376 

*** 

سخنرانی های مقدماتی در مورد هوش مصنوعی:

***