نجح العلماء في دمج أحدث أدوات الذكاء الاصطناعي (مثل GPT-4) مع الأتمتة لتطوير "أنظمة" قادرة على تصميم وتخطيط وتنفيذ تجارب كيميائية معقدة بشكل مستقل. "Coscientist" و"ChemCrow" هما نظامان قائمان على الذكاء الاصطناعي تم تطويرهما مؤخرًا ويعرضان قدرات ناشئة. مدعومًا بـ GPT-4 (أحدث إصدار من الذكاء الاصطناعي التوليدي لـ OpenAI)، أظهر Coscientist قدرات تفكير متقدمة وقدرات تصميم تجريبي. قام ChemCrow بأتمتة مجموعة من المهام بشكل فعال وقام باكتشاف وتركيب العوامل الكيميائية. يقدم "Coscientist" و"ChemCrow" طريقة جديدة لإجراء الأبحاث بشكل تآزري بالشراكة مع الآلات ويمكن أن يكونا مفيدين في تنفيذ المهام التجريبية في المختبرات الآلية الآلية.
توليدي AI يتعلق بإنشاء أو إنشاء محتويات جديدة بواسطة أ الكمبيوتر برنامج. تُعد خدمة ترجمة Google التي ظهرت إلى حيز الوجود قبل 17 عامًا في عام 2007 مثالاً على الترجمة التوليدية الذكاء الاصطناعي (AI). يقوم بإنشاء ترجمات (إخراج) من لغة معينة (إدخال). افتحهو شات جي بي تي ، مايكروسوفت مساعد طيارجوجل الشاعر، ميتا (فيسبوك سابقًا). اللاما نوع من الجمال ، إيلون ماسك جروك الخ هي بعض من المهم AI الأدوات المتوفرة حاليا.
حقق ChatGPT، الذي أُطلق في 30 نوفمبر 2022، شعبيةً واسعة. ويُقال إنه استقطب مليون مستخدم خلال خمسة أيام، و100 مليون مستخدم شهريًا خلال شهرين. يعتمد ChatGPT على نموذج لغوي ضخم (LLM). ويتمثل مبدأه الأساسي في نمذجة اللغة ، أي تدريب النموذج مسبقًا باستخدام البيانات، بحيث يتنبأ النموذج بما سيأتي لاحقًا في الجمل عند إدخال البيانات. وبالتالي، يُقدم النموذج اللغوي (LM) تنبؤًا احتماليًا بالكلمة التالية في اللغة الطبيعية بناءً على الكلمة (أو الكلمات) السابقة. وعندما يعتمد على الشبكة العصبية، يُطلق عليه "نموذج لغوي للشبكة العصبية"، وفي هذه الحالة تُعالج البيانات بطريقة مشابهة لما يحدث في الدماغ البشري. النموذج اللغوي الضخم (LLM) هو نموذج واسع النطاق قادر على أداء مجموعة متنوعة من مهام معالجة اللغة الطبيعية لفهم اللغة وتوليدها لأغراض عامة. Transformer هو بنية الشبكة العصبية المستخدمة في بناء ChatGPT. و"GPT" هو اختصار لـ "Generative pre-trained Transformer". وتستخدم OpenAI نماذج لغوية ضخمة قائمة على Transformer.
تم إطلاق GPT-4 ، الإصدار الرابع من ChatGPT، في 13 مارس 2023. على عكس الإصدارات السابقة التي كانت تقبل مدخلات نصية فقط، يقبل GPT-4 مدخلات نصية وصورية معًا (لذا لم يُستخدم البادئة Chat في الإصدار الرابع). وهو نموذج متعدد الوسائط واسع النطاق. أما GPT-4 Turbo، الذي أُطلق في 06 نوفمبر 2023، فهو إصدار مُحسّن وأكثر قوة من GPT-4.
يتألف برنامج Coscientist من خمس وحدات متفاعلة: المخطط، ومحرك البحث على الويب، وتنفيذ التعليمات البرمجية، والتوثيق، والأتمتة. تتبادل هذه الوحدات الرسائل فيما بينها للبحث على الويب وفي الوثائق، وتنفيذ التعليمات البرمجية، وإجراء التجارب. ويتم التفاعل من خلال أربعة أوامر: 'GOOGLE' و'PYTHON' و'DOCUMENTATION' و'EXPERIMENT'.
وحدة المخطط هي الوحدة الرئيسية. يتم تشغيله بواسطة GPT-4 ومكلف بالتخطيط. استنادًا إلى مطالبة نصية بسيطة من المستخدم، يصدر المخطط الأوامر اللازمة للوحدات الأخرى لجمع المعرفة. يتم استدعاء وحدة باحث الويب والتي تعد أيضًا LLM بواسطة أمر GOOGLE للبحث في الإنترنت والإجراءات الفرعية ذات الصلة من أجل التخطيط الفعال. تقوم وحدة تنفيذ التعليمات البرمجية بتنفيذ التعليمات البرمجية من خلال أمر PYTHON. هذه الوحدة لا تستخدم أي LLM. تعمل وحدة التوثيق من خلال أمر التوثيق لاسترداد وتلخيص الوثائق الضرورية. وبناءً على ذلك، تستدعي وحدة المخطط أمر التجربة إلى وحدة التشغيل الآلي لأداء التجارب.
بناءً على التوجيه المناسب، قام برنامج كوساينتست بتخليق مسكنات الألم باراسيتامول وأسبرين، والجزيئات العضوية نيتروأنيلين وفينول فثالين، والعديد من الجزيئات المعروفة الأخرى بنجاح. كما استطاعت وحدة التخطيط تحسين التفاعلات للحصول على أفضل النتائج.
في دراسة أخرى، قام عامل كيميائي من نوع LLM يُدعى ChemCrow بتخطيط وتصنيع طارد للحشرات، وثلاثة محفزات عضوية، وساهم في اكتشاف كروموفور جديد. وقد أثبت ChemCrow فعاليته في أتمتة مهام كيميائية متنوعة.
يُظهر نظاما الذكاء الاصطناعي غير العضويين ، كوساينتستس وكيمكرو ، قدراتٍ ناشئة في التخطيط والتنفيذ الذاتي للمهام الكيميائية لتخليق جزيئات معروفة واكتشاف جزيئات جديدة. ويتمتعان بقدرات متقدمة في الاستدلال وحل المشكلات وتصميم التجارب، ما يُمكن أن يُفيد في البحث الكيميائي.
يمكن لغير الخبراء استخدام أنظمة وكيل الذكاء الاصطناعي هذه لتنفيذ المهام الروتينية في الكيمياء وبالتالي تقليل التكلفة والجهود. لديهم أيضًا القدرة على تسريع اكتشاف جزيئات جديدة
***
المراجع:
- بويكو، د.أ.، ول 2023. البحوث الكيميائية المستقلة مع نماذج لغوية كبيرة. الطبيعة 624، 570-578. تم النشر: 20 ديسمبر 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0
- أخبار جامعة كارنيجي ميلون 2023 - عالم كوني ذكي اصطناعيًا مصممًا من جامعة كارنيجي ميلون يعمل على أتمتة الاكتشافات العلمية. تم النشر في 20 ديسمبر 2023. متاح على https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2023/december/cmu-designed-artificially-intelligent-coscientist-automates-scientific-discovery
- نخالة صباحا، وآخرون 2023. ChemCrow: تعزيز نماذج اللغات الكبيرة بأدوات كيميائية. أرخايف:2304.05376v5. معرف الهوية الرقمي: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376
***
محاضرات تمهيدية في الذكاء الاصطناعي:
***
 with automation to develop ‘systems’ capable of autonomously designing, planning and performing complex chemical experiments. ‘Coscientist’ and ‘ChemCrow’ are two such AI-based systems developed recently that display emergent capabilities.){kind=link}