Un robot de synthèse autonome utilise l'IA pour accélérer la découverte de produits chimiques
Une ingéniosité impressionnante
Des chimistes de l'université d'Amsterdam (UvA) ont mis au point un robot de synthèse chimique autonome doté d'une unité d'apprentissage automatique pilotée par l'IA. Baptisé "RoboChem", cet appareil de paillasse peut surpasser un chimiste humain en termes de vitesse et de précision, tout en faisant preuve d'une grande ingéniosité. Premier du genre, il pourrait accélérer considérablement la découverte chimique de molécules destinées à des applications pharmaceutiques et à de nombreuses autres applications. Les premiers résultats de RoboChem ont été publiés le 25 janvier dans la revue Science.
RoboChem est une plate-forme de laboratoire autonome pour une synthèse chimique rapide, précise et permanente.
University of Amsterdam
RoboChem a été développé par le groupe du professeur Timothy Noël à l'Institut Van 't Hoff des sciences moléculaires de l'UvA. L'article montre que RoboChem est un chimiste précis et fiable qui peut effectuer une variété de réactions tout en produisant des quantités minimales de déchets. Travaillant de manière autonome 24 heures sur 24, le système fournit des résultats rapidement et sans relâche. Noël : "En une semaine, nous pouvons optimiser la synthèse d'environ dix à vingt molécules. Cela prendrait plusieurs mois à un doctorant". Le robot ne se contente pas d'obtenir les meilleures conditions de réaction, il fournit également les paramètres nécessaires à la mise à l'échelle. Cela signifie que nous pouvons produire des quantités directement pertinentes pour les fournisseurs de l'industrie pharmaceutique, par exemple.
Le "cerveau" de RoboChem
L'expertise du groupe Noël porte sur la chimie de flux, une nouvelle façon de faire de la chimie où un système de petits tubes flexibles remplace les béchers, les flacons et d'autres outils de chimie traditionnels. Dans RoboChem, une aiguille robotisée recueille soigneusement les matériaux de départ et les mélange dans de petits volumes d'un peu plus d'un demi-millilitre. Ceux-ci s'écoulent ensuite dans le système de tuyaux vers le réacteur. Là, la lumière de puissantes LED déclenche la conversion moléculaire en activant un photocatalyseur inclus dans le mélange réactionnel. Le flux se poursuit ensuite vers un spectromètre RMN automatisé qui identifie les molécules transformées. Ces données sont transmises en temps réel à l'ordinateur qui contrôle RoboChem. C'est le cerveau de RoboChem", explique Noël. Il traite les informations à l'aide de l'intelligence artificielle. Nous utilisons un algorithme d'apprentissage automatique qui détermine de manière autonome les réactions à effectuer. Il vise toujours le résultat optimal et affine constamment sa compréhension de la chimie".
Une ingéniosité impressionnante
Le groupe a déployé beaucoup d'efforts pour étayer les résultats de RoboChem. Toutes les molécules incluses dans l'article de Science ont été isolées et vérifiées manuellement. Noël affirme que le système l'a impressionné par son ingéniosité : "Je travaille sur la photocatalyse depuis plus de dix ans maintenant. Pourtant, RoboChem a donné des résultats que je n'aurais pas pu prédire. Par exemple, il a identifié des réactions qui ne nécessitent que très peu de lumière. Parfois, j'ai dû me gratter la tête pour comprendre ce qu'il avait fait. On se demande alors si l'on aurait procédé de la même manière. Rétrospectivement, on comprend la logique de RoboChem. Mais je doute que nous aurions obtenu les mêmes résultats nous-mêmes. En tout cas, pas aussi rapidement.
Les chercheurs ont également utilisé RoboChem pour reproduire des recherches antérieures publiées dans quatre articles choisis au hasard. Ils ont ensuite déterminé si Robochem produisait les mêmes - ou de meilleurs - résultats. Dans environ 80 % des cas, le système a donné de meilleurs résultats. Dans les 20 % restants, les résultats étaient similaires", explique M. Noël. Il ne fait donc aucun doute pour moi qu'une approche assistée par l'IA sera bénéfique à la découverte chimique au sens le plus large du terme.
Percées en chimie grâce à l'IA
Selon M. Noël, l'intérêt de RoboChem et d'autres formes de chimie "informatisée" réside également dans la production de données de haute qualité, qui profiteront à l'utilisation future de l'IA. Dans la découverte chimique traditionnelle, seules quelques molécules font l'objet de recherches approfondies. Les résultats sont ensuite extrapolés à des molécules apparemment similaires. RoboChem produit un ensemble de données complet et exhaustif où tous les paramètres pertinents sont obtenus pour chaque molécule individuelle. Cela permet d'en savoir beaucoup plus".
Une autre caractéristique du système est qu'il enregistre également les données "négatives". Dans la pratique scientifique actuelle, la plupart des données publiées ne reflètent que les expériences réussies. Une expérience ratée fournit également des données pertinentes", explique M. Noël. Mais on ne peut les trouver que dans les notes de laboratoire manuscrites des chercheurs. Celles-ci ne sont pas publiées et ne sont donc pas disponibles pour la chimie assistée par l'IA. RoboChem changera cela aussi. Je suis persuadé que si vous voulez faire des percées en chimie avec l'IA, vous aurez besoin de ce type de robots.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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