Un robot polacco con intelligenza artificiale scopre nuove reazioni chimiche

Un robot dotato di intelligenza artificiale ha scoperto nuove reazioni chimiche conducendo esperimenti di laboratorio in modo completamente autonomo e analizzando i risultati in tempo reale.

Il sistema è stato sviluppato dai ricercatori dell'IChO PAN per ottimizzare la ricerca di molecole chirali attraverso l'organocatalisi asimmetrica. Queste molecole possono esistere in due forme speculari, chiamate enantiomeri, che interagiscono in modo differente con l'organismo umano, un aspetto fondamentale per la progettazione di terapie mediche sicure. Mentre un chimico esperto impiegava solitamente diverse ore per verificare il risultato di una singola reazione enantioselettiva, il nuovo sistema ha automatizzato questo processo ripetitivo.

La struttura del dispositivo si basa su un robot di precisione per il trasferimento di liquidi che si muove lungo tre assi, utilizzando un ago collegato a una pompa a siringa controllata a distanza e reattori specializzati. L'apparecchiatura include supporti per fiale realizzati con stampa 3D e moduli per il riscaldamento e il raffreddamento dei campioni in un intervallo di temperatura che va da meno 40 a circa 90 gradi Celsius. Come riportato da MamStartup, l'autore della soluzione è Patryk Klochowicz, un dottorando dell'IChO PAN, e i risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications.

Il robot ha preparato le reazioni miscelando soluzioni di reagenti e ha verificato le miscele risultanti tramite un modulo analitico basato sulla cromatografia. L'integrazione di due di questi moduli ha permesso l'analisi di 40-50 miscele al giorno, con il sistema operativo attivo senza interruzioni, incluse le notti e i fine settimana.

Gli ingegneri hanno successivamente implementato un algoritmo di intelligenza artificiale basato sulla tecnica dell'apprendimento per rinforzo profondo per consentire alla macchina di prendere decisioni autonome sulle condizioni degli esperimenti. Il software ha controllato temperatura e durata delle prove per determinare se due sostanze reagissero e se il prodotto finale possedesse le proprietà chirali desiderate. Prima di essere trasferiti sulla piattaforma fisica, gli algoritmi sono stati addestrati digitalmente tramite due simulatori; il primo agente ha richiesto 20 milioni di interazioni con l'ambiente digitale, mentre il secondo ne ha richieste quasi 10 milioni.

Nonostante il potenziale dell'installazione, l'autore del progetto ha sottolineato che l'automazione e l'intelligenza artificiale non sostituiranno i ricercatori qualificati nella definizione delle direzioni scientifiche, poiché l'intuizione umana e il pensiero astratto rimangono essenziali nella chimica organica.