Les scientifiques ont réussi à intégrer les derniers outils d’IA (par exemple GPT-4) à l’automatisation pour développer des « systèmes » capables de concevoir, planifier et réaliser de manière autonome des expériences chimiques complexes. « Coscientist » et « ChemCrow » sont deux de ces systèmes basés sur l’IA développés récemment et qui présentent des capacités émergentes. Piloté par GPT-4 (la dernière version de l'IA générative d'OpenAI), Coscientist a démontré des capacités avancées de raisonnement et de conception expérimentale. ChemCrow a automatisé efficacement un ensemble de tâches et exécuté la découverte et la synthèse d'agents chimiques. « Coscientist » et « ChemCrow » offrent une nouvelle façon de mener des recherches en synergie en partenariat avec des machines et peuvent s'avérer utiles pour exécuter des tâches expérimentales dans des laboratoires robotiques automatisés.
Génératif AI Il s'agit de la création ou de la génération de nouveaux contenus par un ordinateur programme. Google Translate, créé il y a 17 ans en 2007, est un exemple de traduction générative. l'intelligence artificielle (AI). Il génère des traductions (sortie) à partir d'une langue donnée (entrée). Ouvrir unEst ChatGPT , Microsoft Copilot, Google barde, Meta (anciennement Facebook) Flamme , Elon Musk Grok etc. sont quelques-uns des plus importants AI outils actuellement disponibles.
ChatGPT, lancé le 30 novembre 2022, a connu un succès fulgurant. Il aurait conquis un million d'utilisateurs en seulement cinq jours et 100 millions d'utilisateurs mensuels en deux mois. ChatGPT repose sur un modèle de langage à grande échelle (LLM). Son principe fondamental est la modélisation du langage , c'est-à-dire le pré-entraînement du modèle avec des données, afin qu'il puisse prédire la suite des phrases lorsqu'on lui pose une question. Un modèle de langage (LM) effectue ainsi une prédiction probabiliste du mot suivant dans une langue naturelle, en fonction du ou des mots précédents. Lorsqu'il est basé sur un réseau neuronal, on parle de « modèle de langage à réseau neuronal », car les données sont alors traitées de manière similaire au cerveau humain. Un modèle de langage à grande échelle (LLM) est un modèle de grande taille capable d'effectuer diverses tâches de traitement automatique du langage naturel pour la compréhension et la génération de langage à usage général. ChatGPT utilise l'architecture de réseau neuronal Transformer. Le nom « GPT » est l'acronyme de « Generative pre-trained Transformer » (Transformateur pré-entraîné génératif). OpenAI utilise des modèles de langage à grande échelle basés sur l'architecture Transformer.
GPT-4 , la quatrième version de ChatGPT, a été publiée le 13 mars 2023. Contrairement aux versions précédentes qui n'acceptaient que des entrées textuelles, GPT-4 accepte à la fois les images et le texte (d'où l'absence du préfixe « Chat » pour cette quatrième version). Il s'agit d'un modèle multimodal de grande envergure. GPT-4 Turbo, lancé le 06 novembre 2023, est une version améliorée et plus puissante de GPT-4.
Coscientist se compose de cinq modules interagissant : planification, recherche web, exécution de code, documentation et automatisation. Ces modules échangent des messages pour la recherche sur le web et dans la documentation, l'exécution de code et la réalisation d'expériences. L'interaction s'effectue via quatre commandes : « GOOGLE », « PYTHON », « DOCUMENTATION » et « EXPERIMENT ».
Le module planificateur est le module principal. Il est piloté par GPT-4 et est chargé de la planification. Sur la base d'une simple invite textuelle douloureuse de l'utilisateur, le planificateur émet les commandes nécessaires aux autres modules pour collecter des connaissances. Le module de recherche Web, qui est également un LLM, est invoqué par la commande GOOGLE pour rechercher sur Internet et les sous-actions associées pour une planification efficace. Le module d'exécution de code effectue l'exécution de code via la commande PYTHON. Ce module n'utilise aucun LLM. Le module de documentation agit via la commande DOCUMENTATION pour récupérer et résumer la documentation nécessaire. Sur cette base, le module de planification appelle la commande EXPERIMENT au module d'automatisation pour effectuer des expériences.
Suite à une instruction appropriée, Coscientist a synthétisé correctement le paracétamol et l'aspirine, ainsi que les molécules organiques nitroaniline et phénolphtaléine, et de nombreuses autres molécules connues. Le module de planification a permis d'optimiser les réactions pour obtenir les meilleurs rendements.
Dans une autre étude, l'agent de chimie LLM ChemCrow a planifié et synthétisé de manière autonome un répulsif à insectes, trois organocatalyseurs et a guidé la découverte d'un nouveau chromophore. ChemCrow s'est avéré efficace pour automatiser diverses tâches chimiques.
Les deux systèmes d'intelligence artificielle non organiques , Coscientists et ChemCrow, illustrent les capacités émergentes de planification et d'exécution autonomes de tâches chimiques pour la synthèse de molécules connues et la découverte de nouvelles molécules. Ils possèdent des capacités avancées de raisonnement, de résolution de problèmes et de conception expérimentale qui peuvent s'avérer précieuses en recherche chimique.
De tels systèmes d’agents d’IA peuvent être utilisés par des non-experts pour exécuter des tâches de routine en chimie, réduisant ainsi les coûts et les efforts. Ils ont également le potentiel d’accélérer la découverte de nouvelles molécules
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Références:
- Boiko, DA, et unl 2023. Recherche chimique autonome avec de grands modèles de langage. Nature 624, 570-578. Publié : 20 décembre 2023. DOI : https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0
- Carnegie Mellon University 2023 News – Un coscientifique artificiellement intelligent conçu par la CMU automatise la découverte scientifique. Publié le 20 décembre 2023. Disponible sur https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2023/december/cmu-designed-artificially-intelligent-coscientist-automates-scientific-discovery
- Bran AM, et al 2023. ChemCrow : Augmenter les modèles en grand langage avec des outils de chimie. arXiv :2304.05376v5. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376
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Cours d'introduction à l'IA :
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 with automation to develop ‘systems’ capable of autonomously designing, planning and performing complex chemical experiments. ‘Coscientist’ and ‘ChemCrow’ are two such AI-based systems developed recently that display emergent capabilities.){kind=link}