Настольное устройство превосходит людей в скорости, точности и изобретательности, когда речь идет о химическом синтезе.

 

RoboChem, фото - Амстердамский университет

 

Команда исследователей из Амстердамского университета, Нидерланды, представила RoboChem, автономного робота химического синтеза. Этот робот оснащен встроенным блоком машинного обучения (ML).

Робот способен самостоятельно проводить различные химические реакции с минимумом отходов. Он может оптимизировать синтез примерно 10-20 молекул в течение недели. Обычно для решения той же задачи у аспиранта уходит до нескольких месяцев.

Исследователи утверждают, что кроме нахождения оптимальных условий реакции, робот обладает необходимыми настройками для масштабирования производства. Эта возможность позволяет генерировать количества, интересные для использования в фармацевтике, что обеспечивает высокий потенциал применению робота.

 

Сердце RoboChem - фотохимический реактор с набором мощных светодиодов, освещающих реакционный раствор. Под их воздействием происходит необходимая трансформация, заданная ИИ,
фото - Амстердамский университет

 

В основе робота - так называемая «проточная химия» (flow chemistry), инновационный подход, который заменяет применение традиционных химических инструментов, как колбы и пробирки, системой небольших гибких трубок. В RoboChem роботизированная полая игла собирает компоненты химической реакции, оперируя с объемами чуть более половины миллилитра.

Эти смеси затем проходят через сеть трубок к реактору. В реакторе мощные светодиоды активируют фотокатализатор в смеси, инициируя реакцию. Поток поступает в автоматизированный ЯМР-спектрометр, который обнаруживает и идентифицирует трансформированные молекулы в режиме реального времени. Эти данные передаются на центральный компьютер, управляющий RoboChem. который выступает когнитивным центром робота.

По сути это компьютер, оснащенный ИИ, обрабатывает данные с использованием алгоритма машинного обучения. Он автономно выбирает реакции для выполнения, стремясь получить позитивные результаты и постепенно совершенствуясь в «понимании» химии.

Разработчикам пришлось потратить значительные усилия на проверку результатов, которые получал робот. Каждую молекулу проверяли вручную. Команда отмечает «изобретательность» системы. Исследователи уверены, что достижение сопоставимых результатов без использования робота, потребовало бы значительно больше времени.

RoboChem документирует полные наборы данных для каждой молекулы, с которой он работает, это еще одно отличие от подхода, привычного людям.

Еще один примечательный аспект - система при таком подходе фиксирует и отрицательные данных, тогда как в существующей научной практике обычно публикуют только успешные эксперименты.

Источник: interestingengineering

—

Это не первый пример роботизации научных исследований в химии, биологии, материаловедении. Иногда в таких проектах задействуют даже не одного робота, а десятки, чтобы распараллелить процесс исследований и ускорить получение необходимых результатов. Исключение человеческого фактора позволяет минимизировать ошибки эксперимента, а использование алгоритмов ИИ позволяет вести поиск не методом перебора вариантов, а более эффективными методами. Нет сомнений, что научные исследования будут все более роботизироваться, особенно те, которые требуют выполнения большого числа повторяющихся действий, большого объема документирования, перебора (умного или полного) комбинаций исходных параметров.

Markets & Markets оценивает рынок автоматизации научных лабораторий в 2022 году в $5,1 млрд, прогноз на 2028 год - $7,1 млрд. Рост доходов ожидается на уровне 5.8% в год.