ملخصات الأبحاث
التحكم في روبوت تخليق عضوي باستخدام تعلُّم الآلة
- Nature (2018)
- doi:10.1038/s41586-018-0307-8
- English article
- Published online:
إنّ عملية اكتشاف التفاعلات الكيميائية بطبيعتها عملية غير قابلة للتنبؤ، ومستهلِكة للوقت. وأحد البدائل المثيرة هو "التنبؤ بقابلية التفاعل"، إلا أن الأساليب المناسِبة لذلك - مثل تصميم التفاعل باستخدام الحاسوب - لا تزال في مهدها. والتنبؤ بالتفاعلات - استنادًا إلى أساليب كيميائية كمية عالية المستوى - أمر معقد، حتى مع الجزيئات البسيطة. علاوة على أنه، رغم أن تعلُّم الآلة فعال بقوة في تحليل البيانات، فإن تطبيقاته في الكيمياء لا تزال قيد التطوير.
واستلهامًا من الاستراتيجيات القائمة على حدس الكيميائيين، يرى الباحثون في البحث المنشور أن نظام تفاعل يتم التحكم فيه من خلال خوارزمية تعلُّم الآلة قد يكون قادرًا على استكشاف فضاء التفاعلات الكيميائية بشكل سريع، خاصة إذا ما قام خبير بتوجيه النظام.
يقدِّم الباحثون في بحثهم روبوتًا لتوليف المركبات العضوية، يمكنه إجراء تفاعلات كيميائية وعمليات تحليلية أسرع مما يمكن إجراؤه يدويًّا، فضلًا عن التنبؤ بقابلية تفاعل التوليفات الممكنة من الكواشف، بعد إجراء عدد صغير من التجارب، ومن ثم فهو يستكشف فضاء التفاعلات الكيميائية بفعالية. وباستخدام تعلُّم الآلة لاتخاذ القرارات، الذي يتيحه التشفير الثنائي للمدخلات الكيميائية، يمكن تقييم التفاعلات آنيًّا باستخدام الرنين المغناطيسي النووي، والتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء.
وقد تمكَّن نظام تعلُّم الآلة من التنبؤ بقابلية تفاعل حوالي ألف من توليفات التفاعلات بدقة تزيد على 80 في المئة، بعد النظر في مخرجات ما يزيد قليلًا على 10 في المئة من مجموعة البيانات. وتم استخدام هذا الأسلوب أيضًا لحساب قابلية تفاعل مجموعات البيانات المنشورة. ناهيك عن أنه باستخدام البيانات الآنية من الروبوت، تتبَّع أحد الكيميائيين هذه التنبؤات يدويًّا؛ ما أدى إلى اكتشاف أربعة تفاعلات.