به کارگیری هوش مصنوعی در اکتشافات مولکولی

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ نوآوری های شیمیایی نقش مهمی را در تولید فناوری های پیشرفته ی نظامی ایفا می کنند. تحقیقات شیمیدان ها باعث طراحی و ترکیب مولکول های جدید شده، امکان تولید نسل جدید محصولات ارتشی را فراهم می کنند. برای نمونه می توان به راکتورهای جدیدی برای فضاپیماها، داروهای جدید، باتری های سبک تر با طول عمر بیشتر و مواد منفجره اشاره کرد. با وجود این روش های تولید و طراحی مولکولی به توانایی متخصصین و آزمون و خطا بستگی دارد.

برنامه ی «Make-It» دارپا، طرحی 4 ساله است که هم اینک در سال سوم خود قرار دارد. در قالب این پروژه نرم افزاری بر پایه یادگیری ماشینی و قوانین کدگذاری مسیرهای ترکیبی (برای مثال دستور ایجاد یک مولکول خاص) ایجاد خواهد شد و فاکتروهایی مانند هزینه، زمان، ایمنی و کاهش ضایعات بهینه سازی می شوند.

هدف برنامه، به کارگیری شیمیدان های آزاد برای تمرکز روی نوآوری های گوناگون است، نه آزمایش های مختلف سنتز مولکولی. در این طرح ابزار خودکاری نیز توسعه می یابد که به صورت یک نواخت و در یک چرخه، ماده ی شیمیایی ایجاد شده توسط نرم افزار را تولید می کند. در نتیجه وابستگی به راکتورهای تولید مواد شیمیایی سنتی از بین می رود.

گروه تحقیقاتی Make-It به تازگی به پیشرفت های قابل توجهی در تولید سریع و تمام خودکار مولکول ها دست یافته اند. این مسئله سرعت کشف مواد شیمیایی و طیف وسیعی از محصولات و برنامه ی دفاعی را افزایش می دهد.

آنه فیشر (Anne Fischer)، مدیر برنامه ی دفتر علوم دفاعی دارپا گفت:

یک شیمیدان ممکن است ساعت ها وقت خود روی ایجاد مسیرهای مصنوعی برای دستیابی به مولکول های جدید صرف کرده، ماه ها روی سنتز آن کار کند؛ اما Make-It باعث می شود آنها بتوانند روی اکتشافات و نوآوری های مولکولی تمرکز کنند.

دانشمندان علوم رایانه، شیمی اورگانیک و مهندسی شیمی به منظور دستیابی به طراحی خودکار مولکولی، سنتز یا تولید خودکار و واکنش غربالگری سریع باید با یکدیگر همکاری می کردند.

دانشگاه MIT، موسسه تحقیقاتی استنفورد (SRI Intrenational) و «Grzybowski Scientific Inventions»، روی توسعه ی شیوه های گوناگونی برای توسعه نرم افزاری طراحی خودکار را تحقیق می کنند. مرکز GSI دارای نرم افزار بهینه سازی مسیریابی مولکولی تجاری سازی شده است. دو گروه دیگر نیز در حال توسعه ی سخت افزار سنتز مولکولی هستند.

دانشگاه گلاسکو نیز در حال توسعه ی نرم افزار طراحی و چاپ سه بعدی کوچک است. راکتورهای کوچک و قابل حملی که امکان ساخت مولکول هایی کوچک را فراهم می آورد.

در زمینه ی واکنش غربالگری، دانشگاه های پردو و بوستون در حال ایجاد روشی برای ساخت، درک و استفاده از مجموعه داده های بزرگ واکنش های شیمیایی کار هستند تا به واسطه ی آن الگوریتم های یادگیری ماشینی را آموزش بدهند.

دارپا قصد دارد در فاز بعدی پروژه ی مذکور، ترکیبات مولکولی پیچیده تری را به وجود آورد.