Investigadores de la Universidad de Liverpool han desarrollado robots móviles impulsados por inteligencia artificial que pueden investigar la síntesis química con extraordinaria eficiencia.
En un estudio publicado en la revista la naturalezalos investigadores muestran cómo los robots móviles que utilizan la lógica de la IA para tomar decisiones pudieron realizar tareas de investigación química a nivel humano, pero mucho más rápido.
El robot móvil de 1,75 m de altura fue diseñado por el equipo de Liverpool para abordar tres problemas fundamentales en la investigación química: realizar reacciones, analizar productos y decidir qué hacer a continuación en función de los datos.
Los dos robots realizaron estas tareas en colaboración mientras resolvían problemas en tres áreas diferentes de la síntesis química: química de diversidad estructural (relevante para el descubrimiento de fármacos), química supramolecular huésped-huésped y síntesis fotoquímica.
Los resultados encontraron que los robots móviles con funcionalidad de IA tomaban decisiones iguales o similares a las de un investigador humano, pero estas decisiones se tomaban en una escala de tiempo mucho más rápida que un humano, lo que podía llevar horas.
El profesor Andrew Cooper, del Departamento de Química y Fábrica de Innovación de Materiales de la Universidad de Liverpool, quien dirigió el proyecto, explicó:
“La investigación en síntesis química requiere mucho tiempo y es costosa, tanto en experimentos físicos como en decisiones sobre qué hacer a continuación, por lo que el uso de robots inteligentes proporciona una manera de acelerar el proceso.
“Cuando la gente piensa en robots y automatización química, piensa en la mezcla de soluciones, reacciones térmicas, etc. Eso es parte del asunto, pero la toma de decisiones puede llevar una cantidad mínima de tiempo. Esto es especialmente cierto en el caso de la química de investigación, donde no estás “Estoy seguro de los resultados, implica tomar decisiones contextuales detalladas basadas en múltiples conjuntos de datos, pero es una tarea difícil para un químico investigador”.
La toma de decisiones es un tema importante en la investigación química. Por ejemplo, un investigador puede realizar varias reacciones de prueba y luego decidir amplificar sólo aquellas que produzcan buenas reacciones o productos interesantes. Esto es difícil para la IA porque la cuestión de si algo es “interesante” y vale la pena seguirlo puede tener múltiples contextos, como la novedad de los productos de reacción o las vías artificiales.
El Dr. Sriram Vijayakrishnan, ex estudiante de doctorado e investigador postdoctoral en el Departamento de Química de la Universidad de Liverpool, quien dirigió el trabajo sobre la síntesis, explicó: “Cuando hice mi doctorado, hice muchas reacciones químicas a mano. A menudo, recolectando y analizar datos requiere tanto tiempo para configurar experimentos como el que se puede inundar con datos una vez que se comienza a automatizar la química”.
“Abordamos esto aquí construyendo una lógica de IA para robots. Procesa conjuntos de datos analíticos para tomar una decisión autónoma, por ejemplo, si se debe pasar al siguiente paso en una reacción. La decisión es esencialmente instantánea, por lo que si el robot hace el análisis a las 3:00 a.m., luego a las 3:01 a.m. habrá decidido qué reacción es el progreso, en cambio, con los mismos conjuntos de datos, un químico puede tardar horas en completarlo.
El profesor Cooper añadió: “Los robots tienen menos contexto que un investigador capacitado, por lo que en su forma actual no tendrán un momento ‘eureka’. En estos tres problemas químicos diferentes, un químico sintético puede tomar las mismas decisiones de forma dinámica y toma “Tomas decisiones en un abrir y cerrar de ojos, también hay un gran margen para mejorar la comprensión del contexto por parte de la IA, por ejemplo mediante el uso de grandes modelos de lenguaje para conectarlo directamente desde la literatura científica relevante”.
En el futuro, el equipo de Liverpool quiere utilizar esta tecnología para explorar reacciones químicas relevantes para la síntesis de fármacos, así como nuevos materiales para aplicaciones como la captura de dióxido de carbono.
En este estudio se utilizaron dos robots móviles, pero no hay límite para el tamaño de los equipos de robots que se pueden utilizar. Por tanto, este enfoque puede extenderse a los laboratorios industriales más grandes.
