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    幾分鐘成功復現諾獎成果,人工智能科研機器要來(lái)了嗎?

    2023年12月25日 14:58  |  作者:張夢(mèng)然  |  來(lái)源:科技日報 分享到: 

    人工智能(AI)復現一項諾貝爾化學(xué)獎成就,需要多久?

    答案是:4分鐘。這甚至比閱讀完這篇文章的時(shí)間都短。而且AI無(wú)需反復實(shí)驗,一次就成功。

    這個(gè)由GPT-4驅動(dòng)的“AI化學(xué)實(shí)驗室”,被命名為“Coscientist”。由來(lái)自美國卡內基梅隆大學(xué)和翡翠云實(shí)驗室的研究團隊共同創(chuàng )建。相關(guān)研究結果發(fā)表于《自然》雜志上。

    有評論稱(chēng),自此之后,人類(lèi)探索化學(xué)世界的方式,可能產(chǎn)生巨大革新。

    AI自己學(xué)習做實(shí)驗

    Coscientist結合了大型語(yǔ)言模型、互聯(lián)網(wǎng)和文檔搜索的能力。它首先從互聯(lián)網(wǎng)、文檔數據等來(lái)源檢索化合物的公開(kāi)信息;然后通過(guò)學(xué)術(shù)期刊、維基百科、美國化學(xué)會(huì )等途徑進(jìn)行學(xué)習;最后根據學(xué)到的信息指導自己的行動(dòng),設計、規劃和執行真實(shí)世界的化學(xué)實(shí)驗。

    系統以GPT-4為基礎,可通過(guò)調用4個(gè)命令(谷歌、Python、文檔和實(shí)驗)來(lái)規劃實(shí)驗。除了最后一個(gè)執行命令外,谷歌命令負責在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行搜索,Python命令負責執行代碼,而文檔命令則負責檢索和總結必要的文檔,這些命令還可以執行子操作。

    研究團隊對Coscientist的表現進(jìn)行了多輪測試。其中,為了檢驗它設計化學(xué)反應流程的能力,團隊要求它通過(guò)檢索與學(xué)習,分別生成阿司匹林、對乙酰氨基酚和布洛芬等藥物分子。

    4分鐘做個(gè)諾獎研究

    研究團隊對Coscientist的最終考驗,是讓它復現諾獎研究。

    2010年,諾貝爾化學(xué)獎授予3位化學(xué)家,以表彰他們提出鈀催化交叉偶聯(lián)反應。這類(lèi)反應的實(shí)用度非常高,因為其可高效構建碳-碳鍵,輕易生成許多難以合成的物質(zhì)。在制藥領(lǐng)域,這類(lèi)反應可以在炎癥、哮喘等多類(lèi)疾病的新藥開(kāi)發(fā)中展現實(shí)力。而在電子工業(yè)、先進(jìn)材料等領(lǐng)域,鈀這類(lèi)反應也能得到廣泛應用。

    Coscientist交上的答卷非常漂亮。在確定兩種反應所需的化合物之后,它準確計算了所需的劑量,并對移液機器人進(jìn)行自主編程來(lái)開(kāi)啟反應。整個(gè)過(guò)程只用了不到4分鐘。結果,反應后的透明液體樣本中成功發(fā)現了目標產(chǎn)物,對樣本的分析也表明復現成功。

    “自動(dòng)化科研”即將到來(lái)

    這項成果表明,人類(lèi)已能有效地利用AI提高科學(xué)發(fā)現的速度和數量,并可改善實(shí)驗結果的可復制性和可靠性。

    論文通訊作者、美國卡內基梅隆大學(xué)研究人員蓋比·葛姆斯表示,人們可擁有自主運行的系統,去發(fā)現新的現象、新的反應、新的思想。而科學(xué)中的嘗試、失敗、學(xué)習和改進(jìn)的迭代過(guò)程,可通過(guò)AI大大提速。這本身就將是一場(chǎng)巨大變革。

    美國國家科學(xué)基金會(huì )化學(xué)部主任戴維·伯科威茨認為,該團隊成功構建了一種高效的“實(shí)驗室伙伴”。將各個(gè)組成部分巧妙地融合在一起,最終的成果遠遠超越了各個(gè)部分單獨的貢獻。

    在同時(shí)發(fā)表的新聞與觀(guān)點(diǎn)文章中,葡萄牙里斯本大學(xué)藥學(xué)院阿娜·勞拉·迪亞斯和迪亞戈·羅德里吉斯認為,Coscientist是人類(lèi)朝著(zhù)建立自動(dòng)化實(shí)驗室邁出的關(guān)鍵一步。

    不過(guò),研究人員也指出,Coscientist尚有一些局限性。例如,它有時(shí)會(huì )出現化學(xué)反應不正確的情況。但目前它可通過(guò)使用復雜的提示策略(如思維鏈和思維樹(shù))以及增加化學(xué)數據進(jìn)行自我糾正。

    還需要注意的是,現實(shí)世界中的研究問(wèn)題,很多都比這一研究中的實(shí)驗復雜得多。有些研究涉及化學(xué)以外的學(xué)科概念,如藥物開(kāi)發(fā)中需應用到的生物學(xué)。Coscientist目前還無(wú)法解決這一領(lǐng)域的復雜問(wèn)題。

    編輯:馬嘉悅

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