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Les systèmes d’intelligence artificielle (IA) mènent des recherches en chimie de manière autonome  

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. intelligence artificielle (AI). Il génère des traductions (sortie) à partir d'une langue donnée (entrée). Ouvrir unEst ChatGPT , Microsoft Copilote, Google barde, Meta (anciennement Facebook) Flamme , Elon Musk Grok etc. sont quelques-uns des plus importants AI outils actuellement disponibles.  

ChatGPT, lancé l'année dernière le 30 novembre 2022, est devenu très populaire. Il aurait acquis 1 million d'utilisateurs en 5 jours et 100 millions d'utilisateurs mensuels en deux mois. ChatGPT est basé sur un grand modèle de langage (LLM). Le principe clé est langue la modélisation, c'est-à-dire le pré-entraînement du modèle avec les données afin que le modèle prédise ce qui va suivre dans les phrases lorsque vous y êtes invité. Un modèle de langage (LM) fait ainsi une prédiction probabiliste du mot suivant dans une langue naturelle étant donné le(s) précédent(s). Lorsqu'il est basé sur un réseau neuronal, il est appelé « modèle de langage de réseau neuronal », auquel cas les données sont traitées de la même manière que dans le cerveau humain. Un grand modèle de langage (LLM) est un modèle à grande échelle qui peut effectuer diverses tâches de traitement du langage naturel pour la compréhension et la génération de langages à usage général. Transformer est une architecture de réseau neuronal utilisée pour créer ChatGPT. Le nom « GPT » est l'acronyme de « Transformateur pré-entraîné génératif ». OpenAI utilise de grands modèles de langage basés sur des transformateurs.  

GPT-4, la quatrième version de ChatGPT, a été publiée le 13 mars 2023. Contrairement aux versions précédentes qui n'acceptaient que les saisies de texte, GPT-4 accepte à la fois les saisies d'images et de texte (le préfixe Chat n'est donc pas utilisé pour la quatrième version). Il s'agit d'un grand modèle multimodal. GPT-4Turbo, lancée le 06 novembre 2023, est une version améliorée et plus puissante de GPT-4.  

Coscientifique est composé de cinq modules interactifs : planificateur, chercheur Web, exécution de code, documentation et automatisation. Ces modules échangent des messages entre eux pour la recherche sur le Web et la documentation, l'exécution de code et la réalisation d'expériences. L'interaction se fait via quatre commandes : « GOOGLE », « PYTHON », « DOCUMENTATION » et « EXPÉRIMENTATION ».  

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.  

À l'invite appropriée, Coscientifique analgésiques synthétisés paracétamol et aspirine et le biologique correctement les molécules de nitroaniline et de phénolphtaléine et de nombreuses autres molécules connues. Le module de planification pourrait optimiser les réactions pour obtenir les meilleurs rendements de réaction.  

Dans une autre étude, un agent de chimie LLM ChemCrow a planifié et synthétisé de manière autonome un insectifuge, trois organocatalyseurs et a guidé la découverte d'un nouveau chromophore. ChemCrow a réussi à automatiser diverses tâches chimiques.  

Les deux non-biologique, systèmes d'intelligence artificielle, Coscientifiques et ChemCrow afficher les capacités émergentes de planification autonome et d’exécution 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 utiles dans la 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:  

  1. 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  
  2. 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  
  3. 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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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Journaliste scientifique | Rédacteur fondateur, magazine Scientific European

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