ربات‌های لیورپول با مغز هوش مصنوعی سرعت سنتز شیمیایی را افزایش می‌دهند و از کار انسان پیشی می‌گیرند
محققان ربات‌های متحرکی با هوش مصنوعی برای تحقیق کارآمد در زمینه سنتز شیمیایی توسعه داده‌اند.
این ربات‌ها که ۱.۷۵ متر قد دارند، به سه چالش اصلی در سنتز شیمیایی می‌پردازند: انجام واکنش‌ها، تحلیل محصولات و تصمیم‌گیری مبتنی بر داده‌ها.
ربات‌ها با همکاری هم، به تنوع ساختاری، شیمی میزبانی-مهمانی فوق مولکولی و سنتز فوتوشیمیایی پرداخته‌اند.
به گفته تیم دانشگاه لیورپول، هوش مصنوعی آن‌ها به ربات‌ها اجازه داده تا تصمیم‌گیری‌هایی مشابه به محققان انسانی اما به‌طور بسیار سریع‌تری انجام دهند، وقتی که ساعت‌ها زمان کار انسان را به بخش کوچکی از زمان کاهش می‌دهند.
خودکارسازی تصمیم‌گیری‌های شیمیایی
تحقیق در سنتز شیمیایی فعالیتی زمان‌بر و هزینه‌بر است. این کار شامل آزمایش‌های فیزیکی و اتخاذ تصمیم‌هایی درباره آزمایش‌های بعدی است. ربات‌های هوشمند راهکاری برای تسریع این فرآیند ارائه می‌دهند.
با وجود اینکه بسیاری ربات‌ها را با وظایفی مثل مخلوط کردن محلول‌ها یا گرم کردن واکنش‌ها می‌شناسند، بخش تصمیم‌گیری نیز می‌تواند به همان اندازه وقت‌گیر باشد. این امر به ویژه در شیمی اکتشافی صدق می‌کند، که در آن نتایج نامشخص هستند و محققان باید بر اساس چندین مجموعه داده تصمیم‌گیری‌های پیچیده‌ای انجام دهند. هرچند که این کار برای هوش مصنوعی چالش‌برانگیز است، اما به خصوص برای شیمیدان‌های انسانی پیچیده است.
به گفته محققان، یکی از مسائل اصلی در شیمی اکتشافی تصمیم‌گیری است. یک محقق ممکن است، برای مثال، چندین واکنش آزمایشی انجام دهد و سپس تصمیم بگیرد که تنها آن‌هایی را که ترکیبات جالب یا بازده واکنش خوبی دارند، گسترش دهد.
این برای هوش مصنوعی چالش‌برانگیز است زیرا چندین عامل می‌توانند تأثیرگذار باشند که آیا چیزی "جالب" و ارزش پیگیری دارد، مانند اصالت محصول واکنش یا هزینه و دشواری مسیر سنتزی.
"وقتی دکترای خود را انجام دادم، بسیاری از واکنش‌های شیمیایی را به‌صورت دستی انجام دادم. اغلب، جمع‌آوری و تحلیل داده‌های تحلیلی به همان اندازه وقت‌گیر بود که تنظیم آزمایش‌ها زمان می‌برد. این مسئله تحلیل داده حتی وقتی شما شیمی را خودکار می‌کنید، شدیدتر می‌شود. شما می‌توانید در داده‌ها غرق شوید،" گفت دکتر سریرام ویجایاکریشنان، دانشجوی دکترای سابق دانشگاه لیورپول و پژوهشگر پسادکترا با دپارتمان شیمی که کار سنتز را رهبری کرد، در یک بیانیه .
پیشرفت در تحقیق شیمیایی
محققان این چالش را با توسعه منطق هوش مصنوعی برای ربات‌ها حل کردند که به آن‌ها اجازه می‌دهد مجموعه داده‌های تحلیلی را پردازش کرده و تصمیم‌های خودمختارانه بگیرند، مانند اینکه آیا به مرحله بعدی واکنش بپردازند یا خیر.
فرآیند تصمیم‌گیری تقریباً به‌صورت فوری انجام می‌شود - اگر ربات داده‌ها را در ساعت ۳:۰۰ بامداد تحلیل کند، تصمیم می‌گیرد که کدام واکنش‌ها را تا ساعت ۳:۰۱ بامداد پیش ببرد. در مقابل، شیمیدان انسانی ممکن است زمان چند ساعتی صرف کند تا همان تصمیم را تحلیل و بگیرد.
"ربات‌ها دامنه بافتی کمتری نسبت به یک محقق تربیت شده دارند بنابراین در حالت کنونی، لحظه "یوریکا!" نخواهند داشت. اما برای وظایفی که ما اینجا به آن‌ها دادیم، منطق هوش مصنوعی تقریباً همان تصمیم‌گیری‌ها را مانند یک شیمیدان مصنوعی در برابر این سه مشکل شیمی انجام داد، و این تصمیمات را در یک چشم بر هم زدن گرفت،" گفت پروفسور کوپر، در یک بیانیه.
تیم لیورپول امیدوار است در آینده از این فناوری برای پیدا کردن مواد جدید برای استفاده‌هایی از جمله جذب دی‌اکسید کربن و واکنش‌های شیمیایی مرتبط با تولید داروهای دارویی استفاده کند.
محققان برجسته می‌کنند که ان‌گوه استفاده از دو ربات متحرک انجام شده است، تعداد تیم‌های ربات‌های که ممکن است به کار گرفته شوند نامحدود است. این روش ممکن است، بنابراین، به بزرگ‌ترین آزمایشگاه‌های صنعتی اعمال شود.
جزئیات تحقیق تیم !Rتحقیقات در مجله Nature منتشر شده است.
