ポーランドのAIロボット、新規化学反応4種を発見

ポーランド科学アカデミー(PAN)有機化学研究所(IChO PAN)が開発した自律型ロボットが、これまで知られていなかった化学反応を4種類発見した。実験の実施から結果の解析まで、ロボットが人手を介さずに行った。成果は学術誌「Nature Communications」に掲載された。

キラル分子の探索を自動化

この装置は、有機触媒を用いてキラル分子を得る不斉有機触媒の分野で、数か月に及ぶ探索作業を効率化するために作られた。キラル分子には鏡像関係にある2つの型(エナンチオマー)があり、左手と右手の関係に例えられる。両者は人体の分子と異なる形で作用するため、望む型だけを選択的に得ることが安全な医薬品設計の課題となっている。従来、1回の反応結果の確認には熟練の化学者でも数時間かかっていた。

3Dプリント部品を使った装置

ロボットは3軸方向に動く液体搬送装置で、専用の針、遠隔操作のシリンジポンプ、反応器を備える。バイアル用ラックは3Dプリンターで製作された。試料はマイナス40度から約90度の範囲で冷却・加熱できる。ロボットは試薬の溶液を混ぜて反応を準備し、クロマトグラフィーを基盤とする分析モジュールでエナンチオマー過剰率を読み取る。モジュールは2基で、1日に40〜50の混合物を分析でき、夜間や週末も休まず稼働する。開発者はIChO PAN博士課程のPatryk Klochowicz氏である。

AIが条件を判断

次の段階で、ロボットにはAIアルゴリズムが搭載された。温度や反応時間を自ら管理し、クロマトグラフィーの結果から目的の生成物ができたか、キラル性を持つかを判断する。制御には深層強化学習を用い、実機に移す前に2種類のシミュレーターで訓練した。最初のエージェントは2000万回、2番目は約1000万回の環境とのやり取りを必要とした。通常の研究室では実行不可能な規模だと開発者は述べている。

一方で、AIや自動化が研究者に取って代わることはなく、人間の直感と抽象的思考が依然重要だとも強調する。創薬に有用な有機分子の理論上の数は10の60乗と見積もられ、こうした自動化システムがこの広大な領域の探索を助けるという。