Investigadores de química de la Universidad de Ámsterdam han creado un robot automatizado de síntesis química equipado con un sistema de aprendizaje automático con inteligencia artificial, llamado "RoboChem". Este compacto instrumento de laboratorio supera a los químicos humanos en velocidad y precisión, al mismo tiempo que muestra un alto grado de ingenio. Como el primero de su tipo, podría acelerar significativamente el descubrimiento químico de moléculas para productos farmacéuticos y muchas otras aplicaciones, y los primeros resultados de RoboChem se publicaron recientemente en la revista Science.
RoboChem fue desarrollado por el grupo de investigación del profesor Timothy Noël en el Instituto Van't Hoff de Ciencias Moleculares de la Universidad de Virginia. Su artículo muestra que RoboChem es un químico preciso y confiable que puede realizar una variedad de reacciones mientras produce cantidades mínimas de desechos. El sistema funciona de forma autónoma las 24 horas del día y ofrece resultados de forma rápida e incansable.
"En una semana pudimos optimizar la síntesis de entre diez y veinte moléculas, lo que a un estudiante de doctorado le habría llevado varios meses", afirma Noël. "El robot no sólo obtiene condiciones de reacción óptimas, sino que también proporciona una configuración para la ampliación. Esto significa que podemos producir cantidades que son directamente relevantes para los proveedores de la industria farmacéutica".
El grupo de investigación de Noël se especializa en química de flujo, un enfoque químico novedoso que reemplaza vasos de precipitados, matraces y otras herramientas químicas tradicionales con sistemas de tubos pequeños flexibles. En RoboChem, una aguja mecánica recoge cuidadosamente los materiales de partida y los mezcla en pequeños volúmenes de poco más de medio mililitro.
Luego estos fluyen hacia el reactor a través de un sistema de tuberías. Allí, la luz de los LED de alta potencia desencadena transformaciones moleculares activando fotocatalizadores en la mezcla de reacción. Luego, el flujo óptico continúa hacia un espectrómetro de RMN automatizado para identificar las moléculas convertidas. Estos datos se envían en tiempo real a la computadora que controla RoboChem.
"Este es el cerebro de RoboChem. Utiliza inteligencia artificial para procesar información. Usamos un algoritmo de aprendizaje automático que decide de forma autónoma qué reacciones realizar. Siempre busca los mejores resultados y mejora constantemente su comprensión de la química", dice Noël.
Para confirmar los resultados de RoboChem, el equipo de investigación hizo grandes esfuerzos. Todas las moléculas incluidas en los artículos de Science se aislaron y examinaron manualmente.
Noël dijo que estaba impresionado por el ingenio del sistema: "He estado trabajando en fotocatálisis durante más de diez años. Sin embargo, RoboChem mostró resultados que no podría haber predicho. Por ejemplo, encontró reacciones que requieren muy poca luz. A veces tengo que rascarme la cabeza y preguntarme qué hace exactamente. Y luego piensas, ¿haríamos lo mismo? Mirando hacia atrás ahora, entiendes la lógica de RoboChem. Pero dudo que hubiéramos logrado los mismos resultados nosotros mismos. Al menos no tan pronto'.
Los investigadores también utilizaron RoboChem para replicar hallazgos publicados anteriormente en cuatro artículos seleccionados al azar. Luego determinaron si Robochem produjo los mismos o mejores resultados. Aproximadamente el 80 por ciento de las veces, el sistema produjo mejores resultados. Noël dijo: 'En el otro 20 por ciento de los casos los resultados fueron similares. Esto no me deja ninguna duda de que los métodos asistidos por IA beneficiarán el descubrimiento de sustancias químicas en el sentido más amplio. "
El objetivo de RoboChem y otras químicas "computarizadas" también es generar datos de alta calidad que beneficiarán las futuras aplicaciones de la inteligencia artificial. En el descubrimiento químico tradicional, sólo se estudian en profundidad unas pocas moléculas. Luego, los resultados se extrapolan a moléculas aparentemente similares. Los conjuntos de datos generados por RoboChem son completos y exhaustivos, en los que están disponibles todos los parámetros relevantes para cada molécula. Esto proporciona más información.
Otra característica es que el sistema RoboChem también puede registrar datos "negativos". En la práctica científica actual, la mayoría de los datos publicados sólo reflejan experimentos exitosos. Los experimentos fallidos también pueden proporcionar datos relevantes. Pero estos datos sólo se pueden encontrar en las notas experimentales escritas a mano por los investigadores. Estos datos no se publican públicamente y, por lo tanto, no se pueden utilizar para investigaciones químicas impulsadas por IA, y RoboChem cambiará esto.
Fuente compilada: ScitechDaily