Yapay zeka ile yönlendirilen, bir robot platformdan güç alan, MIT araştırmacıları tarafından geliştirilen bir sistem; tıpta, güneş enerjisinde ve polimer kimyasında kullanılabilecek küçük moleküllerin üretimini otomatikleştirmeye bir adım daha yaklaşıyor.
İlhamdan Tarif, Tariften Ürün
Yeni sistem üç ana adımı birleştiriyor. İlk önce, yapay zekanın yönlendirdiği yazılım; molekülü sentezlemek için bir yol önerir, daha sonra uzman kimyagerler bu rotayı gözden geçirir ve onu kimyasal bir “reçete” olarak rafine eder ve son olarak da reçete donanımı otomatik olarak birleştiren ve reaksiyonları gerçekleştiren bir robot platforma gönderir. Molekülü inşa eden
Coley ve meslektaşları; olası sentez yollarını öneren ve önceliklerini belirleyen açık kaynaklı yazılım paketini geliştirmek için üç yıldan fazla bir süredir çalışıyor. Yazılım; bu verileri, reaksiyon dönüşümlerini ve yeni bir bileşik oluşturmak için uygun olacağına inandığını düşündüğü koşulları belirlemek için kullanır.
Coley: “Hangi tür ara maddeler ve başlangıç malzemeleri kullanılacağına ilişkin üst düzey kararların alınmasına yardımcı olur ve ardından hangi koşulları kullanmak isteyebileceğimiz ve bu reaksiyonların başarılı olup olmadığına ilişkin biraz daha ayrıntılı analizler elde ederiz. Yazılımın tasarımının arkasındaki ana motivasyonlardan biri; yalnızca bildiğimiz moleküller veya bildiğimiz tepkiler için size önerilerde bulunmamasıdır. Daha önce hiç yapılmamış yeni moleküllere genellenebilir.”
Kimyacılar daha sonra hedef molekül için daha eksiksiz bir tarif oluşturmak için yazılım tarafından üretilen ve önerilen sentez yollarını gözden geçirir. Kimyagerlerin bazen laboratuvar deneyleri yapma veya diğer değişikliklerin yanı sıra reaktif konsantrasyonları ve reaksiyon sıcaklıkları ile tamir etme gibi ihtiyaçları olabilir.
Kimya Profesörü Timothy F. Jamison: “AI’den bir miktar ilham alıyorlar ve bunu yürütülebilir bir tarif dosyasına dönüştürüyorlar. Çünkü şu anda kimyasal literatür; doğrudan ilhamdan otomatik bir sistemde yürütülmesine geçecek kadar bilgiye sahip değiller.”
Son tarifte ise; robotik bir kolun modüler reaktörleri, ayırıcıları ve diğer işlem birimlerini sürekli akış yoluna monte ettiği, pompaları ve moleküler bileşenleri içeren, hatları birleştiren bir platforma yüklenir.
MIT’den Thomas: “Robot platformunu kontrol eden reçeteyi, reaktifleri yüklüyoruz ve baskı yapıyoruz. Bu işlem ilgili molekülü oluşturmamıza izin veriyor. Sonra tamamlandığında, sistemi temizler ve bir sonraki reaktifleri ve reçeteyi yükleyebilir ve çalışmasına izin verebilir.”
Sürekli akış sisteminin aksine, araştırmacılar; her sentezden sonra manuel olarak yapılandırılması gereken geçen yıl sundukları yeni sistem; tamamen robot platform tarafından yapılandırıldı.
Yaklaşık iki metre küp büyüklüğünde olan ve standart bir “kimyasal davlumbaz”dan biraz daha küçük olan platformun tasarımı; bir telefon santrali ve platformdaki modüller arasındaki bağlantıları taşıyan operatör sistemine benziyor.
Tam Otomasyona Doğru…
Araştırmacılar; tüm sistemleri farklı sentez karmaşıklığına sahip 15 farklı tıbbi küçük molekül oluşturarak test ettiler. En basit kreasyonlar için iki saat arasında bir işlem yapılırken, birden fazla bileşik üretmek için ise yaklaşık 68 saatte yapıldı.
Ekip; çeşitli bileşikler sentezledi.
Jamison: ”Sistem; önceki sürekli akış sistemindeki yaklaşık 12 farklı reaksiyona kıyasla; yaklaşık 30 farklı reaksiyonu ele alır. Özellikle kimyadaki çeşitlilik ve farklı kimyasal reaksiyon çeşitleriyle gurur duyuyorum.”
Coley: “Bu programlardan fikir üretme ile aslında bir sentezi yürütmek için gerekenler arasındaki boşluğu kapatmaya çalışıyoruz. Yeni nesil sistemlerin, bilim insanlarının çabalarını yaratıcılık ve tasarıma odaklayabilecekleri zaman ve çaba oranını daha da artıracağını umuyoruz.”
