Robotics
RoboChem нь хиймэл оюун ухаанд суурилсан химийн судалгааны автоматжуулалтыг тэргүүлдэг
Амстердамын их сургууль химийн салбарт бие даасан химийн синтезийн шинэлэг робот болох RoboChem-ийг нэвтрүүлснээр химийн салбарт чухал үйл явдал боллоо. УвА-гийн Ван 'т Хоффын молекулын шинжлэх ухааны хүрээлэнгийн профессор Тимоти Ноэлийн группын боловсруулсан РобоХем нь эмийн болон бусад төрлийн хэрэглээний химийн нээлтийг эрс хурдасгах боломжийг харуулсан анхдагч амжилт юм.
Сэтгүүлд нийтлэгдсэн Шинжлэх ухаан, RoboChem-ийн үйл ажиллагааны эхний үр дүн нь түүний хурд, нарийвчлал, ур чадвараараа хүний химичээс илүү гарах онцгой чадварыг онцлон харуулж байна. Энэхүү хөгжил нь химийн судалгааны шинэ эрин үеийг эхлүүлж, бие даасан роботууд молекулын нээлтийг ахиулахад гол үүрэг гүйцэтгэдэг.
RoboChem-ийн үйл ажиллагааны шилдэг ба үр ашиг
RoboChem-ийн инновацийн гол цөм нь янз бүрийн химийн урвалыг гайхалтай нарийвчлалтай, ялангуяа хамгийн бага хаягдалтай явуулах онцгой чадвар юм. Энэхүү бие даасан химийн синтезийн робот нь химийн туршилтын үр ашгийг дахин тодорхойлсон. RoboChem нь тасралтгүй үйл ажиллагаагаа явуулж, үр дүнг хурдан бөгөөд уйгагүй хүргэдэг бөгөөд энэ нь хүний химичүүдийн боломжгүй амжилт юм.
Профессор Ноэл роботын ур чадварыг онцолж, “Бид долоо хоногийн дотор араваас хорин молекулын нийлэгжилтийг оновчтой болгож чадна. Энэ нь докторын оюутанд хэдэн сар зарцуулна."
Ийм үр ашиг нь зөвхөн химийн нийлэгжилтийн хурдыг үсрээд зогсохгүй хийж болох ажлын хэмжээг ч илэрхийлдэг. Ердийн процессоос ялгаатай нь их хэмжээний гар хөдөлмөр, цаг зарцуулдаг RoboChem-ийн бие даасан үйл ажиллагаа нь ядаргаа, алдаагүйгээр өдөр бүр ажлыг гүйцэтгэх боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр химийн нээлтийн хурдыг ихээхэн хурдасгадаг.
RoboChem-ийн үр нөлөө нь зөвхөн хамгийн сайн урвалын нөхцлийг тодорхойлох төдийгүй үйл явцыг өргөжүүлэх ойлголтыг өгөх чадвараараа улам бүр онцолж байна. Энэ тал нь нэгдлүүдийг хурдан бөгөөд үр дүнтэй үйлдвэрлэх нь амин чухал байдаг эм зэрэг салбаруудад онцгой чухал юм. "Энэ нь бид жишээ нь эмийн үйлдвэрлэлийн ханган нийлүүлэгчдэд шууд хамааралтай тоо хэмжээг үйлдвэрлэж чадна гэсэн үг" гэж Ноэл нэмж хэлэв. Химийн нийлэгжилтэд ийм бие даасан системийг нэгтгэсэн нь энэ салбарт шинэ эрин үеийг зарлаж, хурдацтай шинэчлэл, нээлтийн үүд хаалгыг нээж байна.
RoboChem систем ба түүний үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тойм. Зураг: UvA/HIMS.
Урсгалын хими ба хиймэл оюун ухааны интеграцийн шинэчлэл
RoboChem нь химийн процесст орчин үеийн хандлага болох урсгалын химийн салбарт томоохон дэвшлийг илэрхийлдэг. Энэхүү шинэлэг арга нь уламжлалт шил, колбыг жижиг, уян хатан хоолойн системээр сольж, химийн урвал хэрхэн явагддагийг өөрчилсөн юм. RoboChem-ийн үйл ажиллагааны гол цөм нь анхан шатны материалыг нарийн, бага хэмжээгээр цуглуулж холих зориулалттай робот зүү юм. Дараа нь эдгээр материалыг хоолойн системээр дамжуулан реактор руу чиглүүлдэг.
Реакторт молекулуудын хувиргалтыг хүчирхэг LED-ийн гэрлийг ашиглан эхлүүлдэг бөгөөд энэ нь урвалын холимогт орсон фотокатализаторыг идэвхжүүлдэг. Гэрлийн хүчийг ашиглан химийн урвалын энэхүү арга барил нь уламжлалт аргуудаас чухал өөрчлөлтийг харуулж, илүү хяналттай, үр ашигтай үйл явцыг санал болгодог.
AI болон машин сургалтын алгоритмуудыг нэгтгэх нь RoboChem-ийг үнэхээр бусдаас ялгаруулдаг зүйл юм. Хувиргасан молекулууд автоматжуулсан NMR спектрометр рүү урсах үед үүссэн өгөгдлийг RoboChem-ийг удирддаг компьютерт бодит цаг хугацаанд нь буцааж өгдөг. "Энэ бол RoboChem-ийн ард тархи" гэж профессор Ноэл тайлбарлав. “Энэ нь хиймэл оюун ухаан ашиглан мэдээллийг боловсруулдаг. Бид ямар хариу үйлдэл хийхийг бие даан тодорхойлдог машин сургалтын алгоритмыг ашигладаг."
RoboChem дахь хиймэл оюун ухаанд суурилсан машин сургалтын хэсэг нь химийн талаархи ойлголтоо байнга сайжруулж байдаг. Энэ нь оновчтой үр дүнд хүрэх зорилготой бөгөөд үргэлжилсэн хариу үйлдлүүдийн санал хүсэлт дээр үндэслэн стратегиа тохируулдаг. Энэхүү өөрийгөө сайжруулах механизм нь RoboChem-д одоо байгаа химийн процессуудыг хуулбарлаад зогсохгүй шинийг нээн илрүүлэх боломжийг олгож, химийн туршилтын гайхалтай түвшин, нарийн нарийвчлалыг харуулж байна.
Химийн нээлт дэх хиймэл оюун ухааны үр дагавар ба ирээдүй
RoboChem нь химийн синтезийн робот болон гарч ирсэн нь технологийн ур чадварыг харуулахаас гадна химийн салбарын ер бусын түвшний авъяас чадварыг онцолж байна. Профессор Ноэль роботын гүйцэтгэлийн талаар эргэцүүлэн бодохдоо түүний туршлагатай химич хүртэл таамаглаж чадахгүй байж болох уламжлалт бус урвалыг тодорхойлох чадварыг тэмдэглэв. “Би арав гаруй жил фотокатализ дээр ажиллаж байна. Гэсэн хэдий ч RoboChem нь миний таамаглаж чадахгүй байсан үр дүнг харуулсан" гэж тэр хэлэв. Химийн урвалын явцад тодорхойлогдоогүй газар нутгийг судлах энэхүү чадвар нь шинжлэх ухааны нээлтийн хил хязгаарыг давах хиймэл оюун ухааны чадавхийг харуулж байна.
RoboChem-ийн үр дүнг өмнөх судалгаатай харьцуулах нь түүний үр ашиг, нарийвчлалыг улам бүр нэмэгдүүлж байна. Профессор Ноэлийн хэлснээр, "Тохиолдлын 80 орчим хувьд систем нь илүү сайн ургац өгсөн. Үлдсэн 20%-д нь ижил төстэй үр дүн гарсан” гэжээ. Одоо байгаа судалгааг хуулбарлах, сайжруулах ийм өндөр амжилт нь RoboChem гэх мэт хиймэл оюун ухааны тусламжтайгаар химийн нээлтийн бүх талбарт үзүүлэх нөлөөллийг онцолж байна.
Ирээдүй рүү харахад RoboChem гэх мэт хиймэл оюун ухаанд суурилсан роботуудын үр дагавар нь хувь хүний нээлтээс хамаагүй илүү юм. Эдгээр инноваци нь химийн судалгааны шинэ эрин үеийг зарлаж байгаа бөгөөд хиймэл оюун ухаан нь цогц, өндөр чанартай өгөгдөл бий болгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ийм өгөгдөл нь химийн үйл явцын талаар илүү гүнзгий ойлголт, илүү цогц ойлголтыг өгдөг тул химийн ирээдүйн хиймэл оюун ухааны хэрэглээнд маш чухал юм. Түүнчлэн амжилтгүй туршилтын үр дүн болох "сөрөг" өгөгдлийг оруулах нь парадигмын өөрчлөлтийг харуулж байна. Уламжлал ёсоор шинжлэх ухааны ном зохиолууд нь мэдлэгийн цоорхойг үлдээж, амжилттай туршилтанд голчлон анхаардаг. RoboChem-ийн эерэг ба сөрөг үр дүнг бүртгэх арга нь хиймэл оюун ухаанаар ажилладаг химийн шинжлэх ухааны өгөгдлийн багцыг баяжуулж, энэ салбарт илүү чухал нээлт хийх замыг нээх болно.
Хиймэл оюун ухаан нь химийн судалгаанд илүү гүнзгий нэвтэрсээр байгаа тул молекулын харилцан үйлчлэл, урвалын талаарх бидний ойлголтыг сайжруулахад түүний үүрэг улам бүр чухал болж байна. RoboChem болон үүнтэй төстэй технологиудын тэргүүлсэн дэвшил нь шинэ молекулууд болон процессуудын нээлтийг хурдасгах төдийгүй химийн судалгааны арга зүйд хувьсгал хийж, илүү үр дүнтэй, үнэн зөв, цогц болгохыг амлаж байна. Хиймэл оюун ухаан ба химийн нээлтийн хамтын ажиллагааны шинэ бүлгийг нээж өгөх арга барилын энэхүү өөрчлөлт, үүнээс үүдэн бий болсон мэдээллийн баялаг нь ирээдүйн инновацийн асар их боломжийг бий болгож байна.
