Quạ thông minh có thể thực hiện nhiệm vụ tổng hợp hóa học

Hóa học, với những quá trình phức tạp và tiềm năng to lớn dẫn đến sự sáng tạo của mình, luôn luôn có một thách thức với việc để các phản ứng diễn ra một cách tự động. Các công cụ tính toán truyền thống, bất chấp những năng lực tiên tiến của chúng, thường vẫn chưa được sử dụng đúng mức do sự phức tạp và hiểu biết chuyên sâu cần thiết để vận hành chúng.

Một công cụ thông minh như ChemCrow sẽ được dự báo là hữu dụng cho các nhà nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực.

Hiện tại, các nhà khoa học với nhóm nghiên cứu của Philippe Schwaller tại EPFL đã phát triển ChemCrow, một công cụ AI tích hợp 18 công cụ được thiết kế một cách thành thục, cho phép nó định vị và thực hiện các nhiệm vụ của nghiên cứu hóa học với hiệu quả chưa từng thấy. Nghiên cứu của họ được xuất bản trên tạp chí Nature Machine Intelligence1.

“Bạn có thể tự hỏi tại sao là một con quạ?”, Schwaller nêu vấn đề. “Bởi vì người ta biết là các con quạ vẫn thường sử dụng tốt các công cụ”.

ChemCrow do các nghiên cứu sinh Andres Bran và Oliver Schilter (EPFL, NCCR Catalysis) trong hợp tác với Sam Cox và giáo sư Andrew White tại FutureHouse và trường đại học Rochester, phát triển.

ChemCrow được xây dựng trên cơ sở mô hình ngôn ngữ lớn (LLMs), như GPT-4, được tăng cường bằng LangChain đểtích hợp công cụ, nhờ vậy thực hiện một cách tự động các nhiệm vụ tổng hợp hóa học. Các nhà khoa học làm tăng hiệu quả mô hình ngôn ngữ lên với một bộ các công cụ phần mềm đặc biệt đã được sử dụng trong hóa học, bao gồm WebSearch cho thu hồi thông tin trên internet, LitSearch cho trích xuất tài liệu khoa học và vô số công cụ phân tử và phản ứng cho phân tích hóa học.

Bằng việc tích hợp ChemCrow với các công cụ này, các nhà nghiên cứu có thể lên kế hoạch một cách tự động và thực hiện các tổng hợp hóa học, ví dụ như tạo ra các chất chống côn trùng và vô số các organocatalysis (một loại xúc tác, trong đó tỷ lệ phản ứng hóa học được tăng lên bằng cách sử dụng chất xúc tác hữu cơ), và ngay cả trong khám phá các nhóm mang màu mới (chromophores), các thành phần cơ bản để nhuộm và tạo màu trong công nghiệp.

Những gì khiến ChemCrow trở nên đặc biệt là năng lực đáp ứng và áp dụng một quá trình lập luận có cấu trúc để thực hiện các nhiệm vụ hóa học. “Hệ thống này là tương tự như một chuyên gia hóa học bằng xương bằng thịt với việc truy cập vào một máy tính và các cơ sở dữ liệu không chỉ cải thiện hiệu suất chuyên gia mà còn khiến chúng trở nên thực tế hơn- trong trường hợp của ChemCrow, giảm thiểu các ảo giác”, theo giải thích của Andres Camilo Marulanda Bran, tác giả thứ nhất của nghiên cứu.

ChemCrow gợi ý cho những người sử dụng, các kế hoạch phía trước để giải quyết nhiệm vụ, lựa chọn các công cụ liên quan và tinh chỉnh một cách lặp đi lặp lại chiến lược của mình dựa trên các kết quả đầu ra của mỗi bước. Cách tiếp cận có phương pháp này đảm bảo cho ChemCrow không chỉ hoạt động theo lý thuyết mà còn dựa trên ứng dụng thực tế với tương tác của thế giới thực của các phòng thí nghiệm.

ChemCrow là một công cụ nguồn mở nên các nhà khoa học mong muốn tạo điều kiện cho bất cứ ai cũng có thể sử dụng 2. “ChemCrow là một tác nhân hóa học được xây dựng theo mô hình ngôn ngữ lớn để hoàn thành các nhiệm vụ khắp các lĩnh vực khác nhau như tổng hợp hóa hữu cơ, khám phá thuốc, thiết kế vật liệu. ChemCrow khai thác sức mạnh của nhiều công cụ được thiết kế chuyên nghiệp cho hóa học và vận hành theo gợi ý của một mo hình ngôn ngữ lớn với những chỉ thị cụ thể về nhiệm vụ và hình thức mong muốn”, nhóm nghiên cứu viết trong bản giới thiệu công cụ mới của mình”.

Bằng cách tiếp cận các quá trình và hiểu biết hóa học một cách bình đẳng, ChemCrow góp phần làm giảm thiểu rào cản với những người không phải là chuyên gia hóa học trong khi làm tăng thêm bộ công cụ cho những nhà hóa học lớn tuổi. Điều này có thể làm gia tốc nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực dược phẩm, khoa học vật liệu và hơn thế, khiến cho quá trình hóa học trở nên hiệu quả và an toàn hơn.

Anh Vũ tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2024-05-team-ai-chemical-synthesis.html

https://www.insilicochemistry.io/tutorials/foundations/gpt-4-for-chemistry

—————————————–

1.https://www.nature.com/articles/s42256-024-00832-8

2.https://github.com/ur-whitelab/chemcrow-public

Tác giả