Polonya'nın yapay zekâlı robotu dört yeni kimyasal reaksiyon buldu

Polonya Bilimler Akademisi Organik Kimya Enstitüsü'nde (IChO PAN) geliştirilen, yapay zekâ algoritmalarıyla yönetilen otonom robot, daha önce bilinmeyen dört kimyasal reaksiyonu kendi başına keşfetti. Cihaz laboratuvar deneylerini insan müdahalesi olmadan yürüttü ve sonuçları anında analiz etti. Bulgular „Nature Communications” dergisinde yayımlandı.

Asimetrik organokatalizde otomasyon

Sistem, organik katalizörler kullanılarak kiral moleküllerin elde edildiği kimya alanındaki aylar süren araştırmaları hızlandırmak için tasarlandı. Kiral bileşikler, sol ve sağ el gibi birbirinin ayna görüntüsü olan iki biçimde, yani enantiyomer olarak bulunabiliyor. Bu biçimler insan vücudundaki moleküllerle çok farklı etkileşebildiği için ilaç tasarımında yalnızca istenen formun seçici biçimde elde edilmesi büyük önem taşıyor. Tek bir enantiyoseçici reaksiyonun sonucunu kontrol etmek deneyimli bir kimyager için genellikle birkaç saat sürüyordu.

Robotun tasarımcısı, IChO PAN doktora öğrencisi Patryk Klochowicz. Üç eksende hareket eden cihaz, uzaktan kontrol edilen bir şırınga pompasına bağlı iğneyle sıvıları taşıyor. 3D yazıcıyla basılmış numune tüpü standlarına sahip reaktörler ile eksi 40 ile yaklaşık 90 santigrat derece arasında soğutma ve ısıtma sağlayan modüller kullanılıyor. Kromatografiye dayalı iki analiz modülü sayesinde günde 40-50 karışım incelenebiliyor. Robot geceleri ve hafta sonları da ara vermeden çalışıyor.

Pekiştirmeli öğrenme ve simülasyon

Sistemi yönetmek için derin pekiştirmeli öğrenme (deep reinforcement learning) kullanıldı. Yapay zekâ modülü sıcaklığı ve deney süresini belirliyor, kromatografi sonuçlarına bakarak ürünün oluşup oluşmadığına ve istenen kiral özelliklere sahip olup olmadığına karar veriyor. Algoritmalar gerçek laboratuvara geçmeden önce iki simülatörde eğitildi: ilk ajan yaklaşık 20 milyon, ikinci ajan ise yaklaşık 10 milyon denemeye ihtiyaç duydu. Tasarımcıya göre bu kadar testi sıradan bir laboratuvarda yapmak imkânsız olurdu.

İnsan hâlâ merkezde

Proje yazarı, yapay zekâ ve otomasyonun bilimsel yönleri belirlemede araştırmacıların yerini almayacağını vurguluyor; yenilik arayışında insan sezgisi ve soyut düşünme önemini koruyor. Yine de laboratuvardaki yorucu işlerin büyük bölümü otomatikleşecek. İlaç yapımında işe yarayabilecek kuramsal organik molekül sayısının 10'un 60. kuvveti olduğu tahmin ediliyor. Bu tür sistemlerin söz konusu devasa alanın daha hızlı ve güvenli taranmasına yardımcı olması bekleniyor.