Un robot polonais doté d'IA découvre quatre nouvelles réactions

Un robot autonome piloté par intelligence artificielle, mis au point à l'Institut de chimie organique de l'Académie polonaise des sciences (IChO PAN), a découvert seul quatre réactions chimiques jusqu'ici inconnues. La machine a mené des expériences de laboratoire en toute autonomie et en a analysé les résultats au fur et à mesure. Les travaux ont été publiés dans la revue « Nature Communications ».

Automatiser l'organocatalyse asymétrique

L'outil vise à accélérer la recherche de molécules chirales obtenues à l'aide de catalyseurs organiques. Ces composés existent sous deux formes images l'une de l'autre dans un miroir, les énantiomères, comme la main gauche et la main droite. Dans un milieu non chiral, elles se comportent de façon identique, mais elles peuvent interagir très différemment avec les molécules du corps humain. Pour concevoir des traitements sûrs, il faut donc obtenir sélectivement la seule forme souhaitée. Jusqu'ici, vérifier le résultat d'une seule réaction énantiosélective prenait en général plusieurs heures à un chimiste expérimenté.

L'appareil est l'œuvre de Patryk Klochowicz, doctorant à l'IChO PAN. Il repose sur un robot de manipulation de liquides se déplaçant selon trois axes, avec une aiguille reliée à une pompe seringue pilotée à distance, des réacteurs et des supports de flacons imprimés en 3D. Des modules refroidissent et chauffent les échantillons de moins 40 à environ 90 degrés Celsius. Des modules d'analyse par chromatographie mesurent l'excès énantiomérique. Avec deux modules, les chercheurs ont pu analyser de 40 à 50 mélanges par jour, y compris la nuit et le week-end.

Un entraînement préalable en simulation

Les ingénieurs ont ensuite doté le robot d'un algorithme d'IA qui fixe les conditions des expériences suivantes, dont la température et la durée. À partir des résultats chromatographiques, il détermine si un produit s'est formé et s'il présente les propriétés chirales recherchées. Le système repose sur l'apprentissage par renforcement profond. Avant de manipuler de vrais réactifs, les agents se sont entraînés dans deux simulateurs : le premier a nécessité 20 millions d'interactions, le second près de 10 millions. Selon le concepteur, un tel nombre d'essais serait impossible à réaliser par des chercheurs dans un laboratoire réel.

L'humain reste au centre

L'auteur principal rappelle que l'IA et l'automatisation ne remplaceront pas les chercheurs pour définir les orientations scientifiques. L'intuition et la pensée abstraite restent essentielles en chimie organique, même si de nombreuses tâches fastidieuses seront automatisées. Le nombre de molécules organiques théoriquement utiles pour la conception de médicaments est estimé à 10 puissance 60. Les systèmes automatisés, associés à la puissance de calcul de l'IA, devraient aider à explorer plus efficacement ce vaste territoire.